摘要：隨著嵌入式技術、網絡及信息技術的發展，針對人們對智能家居的追求，提出了一種基于ARM9的嵌入式智能家居控制系統的解決方案。介紹了嵌入式Linux系統的軟硬件平臺，結合實例闡述了嵌入式QT圖形界面系統、嵌入式數據庫SQLite等關鍵技術在嵌入式智能家居控制系統中的應用。該方案解決了控制系統的可視化操作問題，提高了系統數據管理效率，并具有通用性可移植到其他硬件或軟件平臺應用。
關鍵詞：智能家居；ARM9；嵌入式Linux；Qtopia；SQLite
嵌入式系統以其占用資源少、專用性強、功耗低的特點使其廣泛應用在移動通信、工業生產、安全監控等領域。針對人們對高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境的要求，提出了以Arm-Linux為平臺的智能家居控制系統的設計。
1 智能家居控制器的總體設計
Arm-Linux嵌入式系統以其在性能、體積及功耗等方面的優勢在智能家居領域得到越來越廣泛的應用。系統采用基于ARM的嵌入式linux方案，系統分為五層分別為硬件層，系統引導層，系統層，應用支撐層及應用層。如圖1所示應用層在Qtopia圖形系統、SQLite數據庫等的支撐下完成了電話報警、照明控制、安防控制、門禁控制以及網絡瀏覽等應用。
2 系統硬件的設計
CPU處理器選用Samsung S3C2440A，其主頻為400 MHz，資源豐富功能強大。內存為64M SDRAM，數據總線32bit，時鐘頻率高達100MHz。存儲器為128 M掉電非易失NANDFLASH。LCD顯示部分為具有4線電阻式觸摸屏接口的35英寸真彩色液晶屏。網卡芯片為DM9000可自適應10／100 M網絡，通過RJ45連接頭可連接控制器至路由器或者交換機。智能家居控制模塊通過RS485總線與主控制器進行通信。其硬件結構圖如圖2所示。
3 軟件平臺的構建
開發環境選取的是虛擬機Vmware6．5+fedora9Linux系統+arm-linux-gcc 4．3．2編譯器。系統與軟件的編譯采取交叉編譯的方式進行。表1是構建控制系統所需移植開發的一些主要軟件。
Uboot是專門針對嵌入式Linux系統設計的開源bootloader，其任務是初始化處理器及外設硬件資源并引導操作系統。內核為linux2.6.3 2，這版提供了更多的驅動程序以及API，調用起來更加的方便。在內核中要添加對幀緩存frambuffer的支持，圖形系統需要它的支持。文件系統使用Yaffs2，以配合2 K每頁的大頁存儲器。根文件系統選用Busvbox1．13．3，配置編譯完之后會生成bin和sbin目錄以及linuxrc文件，從而系統就具備了系統以及文件管理的相關命令。移植Boa服務器實現了嵌入式服務器的功能。
SOLite是面向嵌入式系統的數據庫，編譯完成后非常小只有幾百k，支持2T的數據記錄。在嵌入式系統中可以有力的減小應用程序管理數據的開銷。下列語句配置編譯器與編譯路徑并進行安裝。在安裝目錄下生成bin、include及lib 3個文件夾，分別為可執行文件、頭文件與庫文件。
Qtopia是專門針對嵌入式linux系統消費電子設備所研發的一套應用程序包和開發庫。圖3為qtopia的軟件層次結構圖。Qtopia的信號與插槽機制提供了對象間的通信機制。窗口在事件發生后會激發信號，程序員通過建立一個函數(稱作插槽)，然后調用connect()函數把這個插槽和一個信號連接起來，這樣就完成了一個事件和響應代碼的連接。可以一個信號對應多個插槽函數，也可以一個槽函數對應多個信號。
4 應用程序的設計
通過一個應用程序為例說明如何把QT圖形系統，嵌入式數據庫SQLite，linux下的串口通信程序結合到一起完成應用程序的設計。通過下列語句在C與C++程序中調用SQLite的API完成數據庫的創建、插入數據與查詢數據。
在系統中還需要在數據庫系統中存儲很多其他信息，遵循上述步驟分別建立相應的數據表存儲報警電話號碼tel，工作狀態設定set，設備工作信息zt，報警信息bj等。圖形界面、SQLite及串口通信程序的開發的基本過程如圖4所示。
首先用Qt Desinger根據系統要求設計圖形界面，建立槽函數開槽并且通過語句connect(PushButtonl，SIGNAL(clicked())，this，SLOT(set_userandphone()))；建立信號與槽函數的連接。槽函數需要根據設計的功能需要編寫。用UIC與MOC工具生成文件user．h、user．cpp及完成信號與插槽功能的moc_user．cpp程序，由PROGEN與TMAKE生成工程文件user．pro與Makefile。user．cpp中有SQLite數據庫代碼，要把庫路徑加到Makefile庫文件的搜索路徑中否則會因為找不到SQLite的庫文件而編譯失敗。
要實現用戶的用戶名、密碼等信息存到前面創建的user．db數據庫中，要把創建表與插入數據的代碼放到槽函數下。點擊set按鈕后就會產生一個信號來觸發槽函數，實現數據庫的創建與數據的存儲。實現串口通信的功能把設置的信息傳遞給智能家居的各個控制模塊，需通過設置struct termios結構體的各成員值實現波特率、校驗位、停止位等設置，完成之后對串口的操作就可以像普通文件一樣進行讀寫操作。串口通信程序代碼也放到槽函數下邊
完成X86環境下的編譯之后需要修改Makefile文件把PC環境編譯器gcc和g++修改為嵌入式環境下的arm-linux-gcc和arm-linux-g++，編譯完成下載到文件系統的相應目錄下并運行測試，系統的其他應用程序如系統工作模式設定、狀態查詢等也遵循同樣的開發流程。
圖5為第一個為系統的總體界面，里面包含12應用程序的圖標。第二幅為示例應用程序的界面，在輸入相應的信息后點擊set按鈕，用戶名密碼以及報警電話分別保存到了namekey與tel表中并發送給電話報警模塊。達到了設定用戶信息的設計目標。
5 結束語
本文利用嵌入式數據庫SQLite實現了對智能家居控制系統的數據管理，在管理效率上有了很大提高，節省了系統資源開銷。應用Qtopia圖形系統實現了操作界面的可視化界面更加友好，操作更加簡單明了。系統運行穩定，很好的滿足了設計要求。