基于Zigbee和ARM9的智能家居系统的研究与设计

武汉理工大学

硕士学位论文

基于Zibee和ARM9的智能家居系统的研究与设计

姓名：冯承金

申请学位级别：硕士

专业：信号与信息处理

指导教师：杨杰

20100501

武汉理工大学硕士学位论文

摘要

随着数字信息技术和网络技术的高速发展，以及人们物质生活水平的不断

提高，人们的工作、生活与通讯、信息的关系日益紧密，可以说信息化社会正在逐步改变人们的生活方式与工作习惯，同时也对传统的住宅提出了挑战，智能家居便应运而生了。

本文将ＺＩＧＢＥＥ技术与ＡＲＭ技术相结合，以ＡＲＭ微处理器为中心建立家

庭网关硬件平台，对外通过宽带Ｅｔｈｅｒｎｅｔ及公共电话网接入公共网络，对内将家用电器及其他联网设施通过家庭内部ＺＩＧＢＥＥ无线局域网连接成一体，实现信息家电、安全防范的集中管理。用户通过远端ＰＣ或者电话就可以对家用电器进行状态查询和控制，在本地可以利用家庭内的手持控制终端进行信息家电的控制和管理。论文的主要研究内容如下：

１）分析了系统进行可行性，包括简要的理论基础，处理器和开发板的选型，系统性能参数的设定等。

２）研究了Ｌｉｎｕｘ操作系统内核原理及Ｌｉｎｕｘ系统中的内存管理，进程管理，文件系统管理和设备管理，编写了Ｌｉｎｕｘ操作系统下串口读写操作程序，为系

统的开发打下基础。

３）研究了嵌入式开发的相关技术，尤其是ＡＲＭ９处理器及其外围设备构建的嵌入式系统。在ＡＲＭ９开发板进行了Ｌｉｎｕｘ操作系统、嵌入式文件系统和嵌入

式数据库的移植。

４）在Ｗ曲服务器和用通用网关程序（ＣＧＩ）的基础上结合嵌入式系统的相关技术设计完成了嵌入式家庭网关，实现了家庭网关对信息家庭的远程控制。

５）研究了ＺＩＧＢＥＥ无线通信协议，对ＺＩＧＢＥＥ协议的层次，ＺＩＧＢＥＥ网络的拓扑结构，ＺＩＧＢＥＥ设备的路由做了深入研究。结合一般家庭的家居环境，实

现了一种星型ＺＩＧＢＥＥ网络在智能家居中的应用。

该系统具有良好的人机交互界面和远程访问功能，良好的可移植性和扩展

性，可以根据具体要求方便地在ＺＩＧＢＥＥ模块上进行传感器的扩充以实现更多功能。关键词：无线传感器网络，嵌入式ｗｅｂ网关，ＡＲＭ９，ＺＩＧＢＥＥ，ＣＧＩ

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Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｗｉｔｈｔｈｅｆａｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｉｇｉｔａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ａｎｄ

ｏｆｐｅｏｐｌｅ＇ｓｌｉｖｉｎｇｓｔａｎｄａｒｄｓ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ

ｃａｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｐｅｏｐｌｅ’Ｓｄａｉｌｙｌｉｆｅａｎｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇｃｌｏｓｅｒ．Ｗｅｓａｙｔｈａｔ

ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｏｃｉｅｔｙｉｓｇｒａｄｕａｌｌｙ

ａｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｗａｙｐｅｏｐｌｅｌｉｖｅａｎｄｗｏｒｋ，ｂｕｔａｌｓｏｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｈｏｍｅｐｏｓｅｄｃｈａｌｌｅｎｇｅ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｈｏｍｅｃａｍｅｉｎｔｏｂｅｉｎ吕

ＣｏｍｂｉｎｅｄＺＩＧＢＥＥｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈＡＲＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓ

ｏｎａｒｔｉｃｌｅｃｒｅｍｅｄｔｈｅｃａｎｃｅｎｔｒａｌｇａｔｅｗａｙｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ，ｗｈｉｃｈ

ａｃｃｅｓｓｂａｓｅｄｏｒＡＲＭｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ．ＷｅｔｏｐｕｂｌｉｃｎｅｔｗｏｒｋｓｔｈｒｏｕｇｈＥｔｈｅｍｅｔｐｕｂｌｉｃｔｅｌｅｐｈｏｎｅｎｅｔｗｏｒｋ，ａｎｄ

ｏｎｅｄｏｍｅｓｔｉｃａｐｐｌｉａｎｃｅｓａｎｄｏｔｈｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｉｌｉｔｉｅｓｗｉｌｌｂｅｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙｉｎｔｏ

ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＺＩＧＢＥＥＷｉｒｅｌｅｓｓＬＡＮｔｏａｃｈｉｅｖｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｐｐｌｉａｎｃｅｓ．Ｕｓｅｒｓ咖

ａｃｈｅｃｋｔｈｅ

ＰＣｏｒｓｔａｔｕｓｏｆｈｏｍｅａｐｐｌｉａｎｃｅｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｓａｓｔｈｏｓｅａｐｐｌｉａｎｃｅｓｔｈｒｏｕｇｈｒｅｍｏｔｅｔｅｌｅｐｈｏｎｅ．Ｍａｊｏｒｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｌｌｏｗｓ：

１）Ａｎａｌｙｓｉｓｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅ

ｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｏｔｈｅｒｓｅｔｔｉｎｇｓ．

２）Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｋｅｒｎｅｌｏｆＬｉｎｕｘｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍＷａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅｎ，Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ

ｓｔｕｄｙＷａｓｍａｄｅｏｎｍｅｍｏｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｐｒｏｃｅｓｓｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｆｉｌｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔ

．ｓｙｓｔｅｍ，ｄｅｖｉｃｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆＬｉｎｕｘｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔｒｅａｄｉｎｇｏｒ

ｗｒｉｔｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｂａｓｅｄｏｎＬｉｎｕｘｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍＷａｓｗｒｏｔｅ，ｗｈｉｃｈｌａｙｔｈｅｒｏｏｔｐｒｏｃｅｓｓｏｒａｎｄｔｈｅｂｏａｒｄ’Ｓ，ｔｈｅ

ｆｏｒｓｙｓｔｅｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．

３）ｎｅｒｅｌａｔｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｅｍｂｅｄｄｅｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅ

ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎａｒｌｎ９ｐｒｏｃｅｓｓｏｒａｎｄｉｔｓｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ

ｆｉｌｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｈｅｒｅｂｙｔｈｅｌｉｎｕｘｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍａｎｄｅｍｂｅｄｄｅｄｄａｔａｂａｓｅｗｅｒｅ

ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｅｄｏｎｔｈｅａｒｍ９ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｂｏａｒｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．

４）ＡｆｔｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｔｈｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅｏｆｔｈｅＷ曲ｓｅｒｖｅｒａｎｄＣｏｍｍｏｎＧａｔｅｗａｙ

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＣＧＩ），ａｎ

ｏｎｅｍｂｅｄｄｅｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓＡＲＭ—ｂａｓｅｄＺＩＧＢＥＥｈｏｍｅｇａｔｅｗａｙｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｉｓｂａｓｅ，ｗｈｉｃｈ

ｏｎｔｈｅｒｅｍｏｔｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｐｐｌｉａｎｃｅｓ．

ＺＩＧＢＥＥ５）ＲｅｓｅａｒｃｈｔｈｅＺＩＧＢＥＥｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｓｔａｃｋ，ｔｈｅｌａｙｅｒｓｏｆｔｈｅＺＩＧＢＥＥｐｒｏｔｏｃｏｌ，ＺＩＧＢＥＥｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙａｎｄｒｏｕｔｉｎｇ．Ｆｏｒｍａ

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ＺＩＧＢＥＥｓｔａｒ－ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｓｍａｒｔｈｏｍｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．

Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｇｏｏｄｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ

ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｅｍｏｔｅａｃｃｅｓｓｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ，ｇｏｏｄｏｎａｎｄｅｘｔｅｎｓｉｏｎ．Ｙｏｕ

ｔｏｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｎｅａｓｉｌｙｈａｖｅｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｓｅｎｓｏｒｓＺＩＧＢＥＥｍｏｄｕｌｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｍｏｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ，ｅｍｂｅｄｄｅｄｗｅｂｇａｔｅｗａｙ，ＡＲＭ９，ＺＩＧＢＥＥ，ＣＧＩ

独创性声明

本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学和其它教育机构的学位和证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了感谢。

签名：．攫垂金：

关于论文使用授权的说明日期：扭纽：』：坐

本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。

研究生（≤主；：滥导师（签名）：如期：迦业（保密的论文在解密后应遵守此规定）

武汉理工大学硕七论文

第１章引言

１．１课题研究的背景

在论文展开之前，不妨让我们静静的闭上眼睛想象一下：下班前，我们可

以预先将家中的空调打开调节室内的温度、可以让热水器提前烧好热水以便我们回到家便可以舒舒服服的洗个澡、可以让出门前准备好的电饭煲煮好香喷喷的米饭……；当我们吃完饭后静静的坐在房间里看电视时灯光会自动减弱、当电话铃响起或拿起话机准备打电话时电视机会自动静音……；当我们出差在外时可以通过网络远程的查询和控制家庭内部的设备，随时留意家中的各种情况，

实现真正意义上的家庭信息智能化。这样的工作生活该是多么惬意啊！

上述为我们描绘出了一幅智能家居的画面，所谓“智能家居”（ＳｍａｒｔＨｏｍｅ），

又称智能住宅。通俗地说，它利用先进的计算机、嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中的各种设备（如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电）通过家庭网络连接到一起【ｌ】。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，

甚至为各种能源费用节约资金。

随着计算机技术、信息技术、控制技术的发展，以及人们物质生活水平的

不断提高，人们的工作、生活与通讯、信息的关系日益紧密，可以说信息化社会正在逐步改变人们的生活方式与工作习惯，同时也对传统的住宅提出了挑战，智能家居便应运而生了。随着网络时代的到来，拥有一个体现高新科技无穷魅力的智能化、现代化的家庭己不再是梦想，家庭网络化是信息时代的必然趋势。１．２智能家居的国内外发展现状

世界上第一幢智能建筑１９８４年在美国康涅迪格州出现，当时只是对一座旧

式大楼进行了一定程度的改造，采用计算机系统对大楼的空调、电梯、照明等设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料等方面的信息服

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务【２１。随之而来，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国

家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等

国都有广泛的应用。其中比较重要的有下述几个系统：美国的Ｘ－１０、

ＣＥＢＵＳ（ＣｏｎｓｕｍｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＢｕｓ）、ＬＯＮＷＯＲＫＳ：日本的ＨＢＳ（ＨｏｍｅＢｕｓ

Ｓｙｓｔｅｍ）欧洲的Ｅ１Ｂ（ＥｕｒｏｐｅａｎＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎＢｕｓ）和ＥＨＳ（ＥｕｒｏｐｅａｎＨｏｍｅＳｙｓｔｅｍ）

等。

上世纪末，在美国、日本、新加坡等国家已有少数居民安装了“家庭智能化

系统”，随着科技的进一步发展相信２１世纪将会有更多的住宅安装上这一类高科

技智能化系统。近些年来，美国有一种占据市场主流的产品Ｘ．１０，销售已超过

１亿个，设计户型为单体别墅，应用多为旧房改造，仅在美国便有超过４００万个

家庭在使用。但这些产品技术限制较多，并不适合在我国原样照搬使用。而且，

三星已经开始在中、韩两国同时推出其智能家居系统，通过机顶盒和网络，将

家居自动化控制、信息家电、安防设备以及娱乐和信息中心这四部分集成一个

全面的，面向宽带互联网的家居控制网络。

住宅智能化将是人类住宅的又一场新的革命。近年来在我国，高科技和信

息技术正在由智能大厦走向智能住宅小区，进而走迸家庭。现代社会的家庭正

在以家庭智能化带来的多元化信息和安全、舒适、便利的生活环境，作为一个

理想的目标来追求。国家也早在《２０００年小康型城乡住宅科技产业工程项目实

施方案》中，将建设智能化小康示范小区列入国家重点的发展方向。因此也就

必然促使智能化从智能大厦建设向智能化住宅小区，乃至向家庭智能化的方向

发展。

目前，国内一些传统家电业的巨头如海尔、创维、ＴＣＬ、科龙、海信等已经

进入智能化家居市场。而先进入该领域的一些企业基本都推出了各自的产品，

如清华同方推出的经济型的智能化家庭设备“ｅ．ｈｏｍｅ数字家园”系统已经得到了

一定程度的应用【３１。

１．３课题研究的目的和意义

传统的智能家居系统一般是有线的方式来组建的，如ＬＯＮＷＯＲＫＳ，ＣＥＢＵＳ，

Ｘ－ｌＯ，ＲＳ４８５，ＣＡＮＢＵＳ，Ｅｔｈｅｒｎｅｔ等【４１。其中Ｘ．１０是智能型家庭网络系统中被

广泛采用之技术，主要是因为价格便宜及部分消费者可自行装设。以上各种技

术都分别对应于不同的应用场合，一些技术发展已经相对比较成熟，而且在行

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业已经具有一定的标准性和通用性，但普遍还存在以下缺点：

（１＞基于有线方案，布线麻烦，增减设备需要重新布线，而且影响美观。

（２）标准不统一，智能家居内部设备的通信和控制没有一个国际上统一的通信

接口标准，家居设备在家庭内部的编码方式随便混乱．

（３）对ＰＣ的依赖，传统的智能家居系统中的家电需要依靠家庭内部ＰＣ，否则

家庭内部的管理就无法进行，无论是升级和维护都不方便。

正是基于以上的事实，本文考虑将ＺＩＧＢＥＥ技术与ＡＲＭ技术相结合，以

ＡＲＭ微处理器为中心建立家庭网关硬件平台，对外通过宽带Ｅｔｈｅｍｅｔ及公共电话网接入公共网络，对内将家用电器及其他联网设施通过家庭内部ＺＩＧＢＥＥ无线局域网连接成一体，实现信息家电、安全防范的集中管理。用户通过远端ＰＣ或者电话就可以对家用电器进行状态查询和控制，在本地可以利用家庭内的手持控制终端进行信息家电的控制和管理。

ＺＩＧＢＥＥ技术是一种新兴的近距离、低功耗、低成本和低复杂度的无线网络

技术，具有非常高的通信效率。利用ＺＩＧＢＥＥ技术可以方便的组建家庭无线网络，既省去了布线的麻烦，又为家居设备制定了统一的标准，同时还满足了美观的需求。而ＡＲＭ处理器以其强大的指令系统、高速的数据存储速度，广泛的应用领域以及灵活的开发工具在嵌入式领域占据了举足轻重的地位。ＡＲＭ９更是在ＡＲＭ７的基础上，将流水线升级到５级，并优化了内部结构，整体性能得到了进一步的提升。ＡＲＭ处理器的使用一举摆脱了传统智能家居系统对ＰＣ的依赖，可以在低成本、低功耗的前提下方便快捷的控制各种家居设备，为你的工作和生活带来无限便利。

１．４本文研究的主要内容

在智能家居领域，由于平台和组网方式的多样化，导致了智能家居的实现

方案也是多样化的，因此基于国内外在网络家电的研究现状，成本，性能以及市场等多方面因素的综合考虑，本课题采用近年逐渐兴起的ＺＩＧＢＥＥ无线网络来实现智能家居系统的内部网络连接，并通过嵌入式家庭网关接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。本文的研究内容主要有以下几个方面：

（１）分析智能家居系统开发中的一些重要因素，提出本系统的总体设计方案。

（２）根据系统需求选择本设计所需的处理器和嵌入式操作系统，搭建系统开发

平台。

（３）以嵌入式Ｌｉｎｕｘ为平台，构建嵌入式ＷＥＢ服务器，移植并创建嵌入式数据

库ｓｑｌｉｔｅ３，同时为了满足用户与服务器进行交互的需求，设计ＣＧＩ应用程序，

整个系统均选择Ｃ／Ｃ＋＋语言作为开发语言。

（４）深入学习和研究ＺＩＧＢＥＥ技术的协议和规范，通过对ＺＩＧＢＥＥ网络拓扑以

及智能家居网络特点的分析，选定网络的拓扑结构，从而组建所需的无线

家庭网络。

（５）编写接口函数，将各单元模块整合为完整的系统，进行系统功能测试。

（６）对本文的研究工作进行总结和展望。

第２章智能家居系统的总体设计

２．１智能家居系统设计需要考虑的因素

在第一章中我们已经知道，虽然一些传统的智能家居系统技术已经相对成

熟，而且在行业已经具有一定的标准性和通用性，但是普遍存在基于有线方案，布线麻烦，标准不统一和过分依赖ＰＣ的缺点。因此本着从技术发展的角度来看，我们必须要认真的考虑在系统设计中的一些重要因素，以便提高系统的可行性和实用性。

与现有的数据通信网络技术相比，智能家居系统不需要高速率、高

ＱＯＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）的通信技术来支撑，相反它需要的是低速率低成本的控制手段来实现家居设备的互联和控制，需要的是能提供更为便利的低成本组网方式。从这个角度来看，在智能家居系统的设计中应重点考虑以下因素：

（１）低成本。智能家居系统中控制的对象主要是大量的家电和传感器终端节点，

这种较大规模的网络需要一个低成本的节点组网技术【５】。

（２）标准化。即需要为家居内的设备制定统一的通信和控制接口，统一内部的

编码方式。

（３）自组织。一般的用户不可能对系统进行复杂的配置和管理，为了让用户能

方便快捷的对系统进行使用和管理，系统下各种资源的自组织和相互间的

协调性便显的至关重要了。

（４）摆脱对ＰＣ的依赖。这就需要借助嵌入式处理器直接接入Ｉｎｔｃｒｎｅｔ实现信息

交互的过程，或者通过移动通信模块直接接入移动网络实现远程交互的过

程。

（５）可扩展性。系统在设计之初，似乎已经满足了用户的各种需求，但随着技术

的进一步发展和人们对生活质量要求的不断提高，系统能否自动的进行升

级也是一个不容忽视的要素。

２．２智能家居系统的总体设计方案

本文所设计的智能家居系统的体系结构如图２．１所示，用户通过ＰＣ端的

Ｗｅｂ浏览器登录用户管理系统，利用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ远程访问家庭内部的嵌入式网关，

嵌入式网关中的服务器会根据用户的需求通过串口（ＩｙＡＲＴ）向无线家庭网络的

协调器（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）发送交互指令，用以控制家庭网络内部的各种关联电器。

由结构图不难看出，本系统主要包含三部分：ＰＣ客户端用户管理系统、嵌

入式家庭网关和无线家庭网络。

无线家庭网络

图２．１智能家居系统的体系结构

（１）ＰＣ客户端用户管理系统。这一系统是在嵌入式家庭网关的基础上实现了

ＷＥＢ服务器和数据库的相关功能，通过一组人机交互的晃面和相应的

ＣＧＩ程序以达到方便用户使用和管理的效果。

（２）嵌入式家庭网关。嵌入式家庭网关是整个系统的核心部分，它是处于外

部Ｉｎｔｅｍｃｔ和内部无线家庭网络中间的一个节点，也就是家庭网络的入口

节点。一方面，嵌入式家庭网关要支持ＴＣＰ／ＩＰ协议并能提供Ｗｅｂ服务，

从而允许客户远程访问它；另一方面，它要实现外部Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和内部家庭

网络之间协议的转换、地址转换和路由等功能，类似Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的网关【６】。

（３）无线家庭网络。该部分采用了新兴的ＺＩＧＢＥＥ技术，每个嵌入ＺＩＧＢＥＥ

模块的信息家电都可以看作是一个ＺＩＧＢＥＥ节点，整个家庭无线网络是

由ＺＩＧＢＥＥ节点组成的无线局域网。网关接收用户从远程发来的控制信

息，经过处理转发给ＺＩＧＢＥＥ网络的Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ，Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ根据信息

中地址把控制信息转发相应的Ｒｏｕｔｅｒ节点，实现对家庭内的信息电器监

测和控制。

在这一方案中，嵌入式处理器和ＺＩＧＢＥＥ组网技术的使用可以说完全打破

了传统智能家居的一些不足和局限性。嵌入式设备不仅功耗低、体积小、成本

低，而且稳定性、实时性好，同时也可以方便地接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，完全摆脱了对ＰＣ

的依赖。而同样低成本、低功耗的ＺＩＧＢＥＥ技术，不仅组建网络方便快捷，免

除了布线的麻烦，更为家庭内部的各种节点设备制定了统一的标准，十分适合

组建无线家庭网络。他们的使用，方便了用户对整个系统的管理，也便于用户

今后对系统进行维护和升级。

２．３嵌入式家庭网关的硬件选型

嵌入式家庭网关是整个系统的核心部分，在系统中发挥着至关重要的作用。

而嵌入式处理器则是家庭网关的核心部件，其性能的好坏直接决定整个系统的

运行效果。为了让家庭网关实现系统所需要的全部功能，并且最大程度的提高

整个系统的效率，选择一款成本低且合理实用的嵌入式处理器是十分必要的。

２．３．１嵌入式处理器简介

嵌入式处理器是控制、辅助系统运行的硬件单元，其种类繁多，从最初的４

位处理器，目前仍在大规模应用的８位单片机，到最新的受到广泛青睐的３２位，

６４位嵌入式ＣＰＵ。目前流行的嵌入式处理器主要包含以下四类ｆ７】：嵌入式微处

理器（ＥｍｂｅｄｄｅｄＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓｏｒＵｎｉｔ，ＥＭＰＵ）、嵌入式微控制器（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ

ＭｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ，ＥＭＣＵ），嵌入式ＤＳＰ处理器（ＥｍｂｅｄｄｅｄＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌ

Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＥＤＳＰ）和ＳＯＣ（ｓｙｓｔｅｍｏｎｃｈｉｐ）片上系统，每一类处理器都是针对不

同的应用而存在的，各自又包含有许多不同的小类。

嵌入式微处理器中的ＡＲＭ９系列处理器具有功耗低、成本低、效率高，接

口资源丰富的优点，与其它嵌入式处理器相比，它的通用性、稳定性、功能的

完备性以及可扩展能力都有着巨大的优势［８】。鉴于以上诸多因素，本文采用了以

ＡＲＭ９２０Ｔ为核心的￥３Ｃ２４４０处理器。

２．３．２￥３Ｃ２４４０处理器

￥３Ｃ２４４０是三星公司推出的１６／３２位ＡＲＭ微处理器，提供了一系列丰富的

内部设备，为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微

控制器的解决方案。￥３Ｃ２４４０Ａ的杰出的特点是其核心处理器（ＣＰＵ），是一个由

ＡｄｖａｎｃｅｄＲＩＳＣＭａｃｈｉｎｅｓ有限公司设计的１６／３２位ＡＲＭ９２０Ｔ的ＲＩＳＣ处理

器。ＡＲＭ９２０Ｔ实现了ＭＭＵ，ＡＭＢＡＢＵＳ和Ｈａｒｖａｒｄ高速缓冲体系结构。这

一结构具有独立的１６ＫＢ指令Ｃａｃｈｅ和１６ＫＢ数据Ｃａｃｈｅ。每个都是由具有８字

长的行组成。通过提供一套完整的通用系统外设，￥３Ｃ２４４０Ａ减少整体系统成本

和无需配置额外的组件。

￥３Ｃ２４４０的具体功能与特剧９】如下：

１．２Ｖ内核，１．８Ｖ／２．５Ｖ／３．３Ｖ储存器，３．３Ｖ扩展Ｉ／Ｏ，１６ＫＢ指令Ｃａｃｈｅ（Ｉ．Ｃａｃｈｅ）

／１６ＫＢ数据Ｃａｃｈｅ（Ｄ．Ｃａｃｈｅ）。

外部储存控制器（ＳＤＲＡＭ控制盒片选逻辑）。

集成ＬＣＤ专用ＤＭＡ的ＬＣＤ控制器（支持最大４Ｋ色ＳＴＮ和２５６Ｋ色ｎ叮）。

４路拥有外部请求引脚的ＤＭＡ控制器。

３路ＵＲＡＴ（ＩｒＤＡｌ．０，６４一ＢｙｔｅＴｘＦＩＦＯ，６４ＢｙｔｅＲｘＦＩＦＯ）。

２路ＳＰＩ。

ＩＩＣ总线接口（多主支持）。

ＩＩＳ音频编解码器接口。

ＡＣ９７编解码器接口。

１．０版ＳＤ主接口，兼容２．１Ｉ版ＭＭＣ接口。

２路ＵＳＢ主机控带１］／１路ＵＳＢ期间控制（ｖｅｒｌ．１）。

４路ＰＷＭ定时器／ｌ路内部定时器／看门狗定时器。

８路１０位ＡＤＣ和触摸屏接口。

具有日历功能的ＲＴＣ。

摄像头接口（支持最大４０９６ｘ４０９６的输入，２０４８ｘ２０４８缩放输入）。

１３０个通用Ｉ／Ｏ，２４个外部中断源。

． 电源控制：正常，慢速，空闲，睡眠模式。

带ｐＬＬ的片上时钟发生器。

２．３．３ＭＩＮｌ２４４０开发板接口与资源

ＭＩＮｌ２４４０是一款低价实用的ＡＲＭ９开发板，也是目前国内性价比最高的

一款实验板，它采用Ｓａｍｓｕｎｇ￥３Ｃ２４４０为微处理器，并采用专业稳定的ＣＰＵ内核电源芯片和复位芯片来保证系统运行时的稳定性，实物如图２．２。

图２－２Ｍ１Ｎ１２４４０实物图

ＭＩＮｌ２４４０各种参数指标‘１”如下：

ＣＰＵ处理器

一Ｓａｒａｓｕｎｇ￥３Ｃ２４４０Ａ，主频４００ＭＨｚ．最高５３３Ｍｈｚ。

ＳＤＲＡＭ内存

一在板“ＭｓＤＲＡＭ。

－３２ｂｉｔ数据总线。

．ＳＤＲＡＭ时钟频率高达１００ＭＨｚ。

ＦＬＡＳＨ存储

．在板１２８ＭＮａｎｄＦｌａｓｈ，掉电非易失。

．在板２ＭＮｏｒＦｌａｓｈ，掉电非易失，已经安装ＢＩＯＳ。

ＬＣＤ显示

．板上集成４线电阻式触摸屏接口，可以直接连接四线电阻触摸屏。

．支持黑白、４级灰度、１６级灰度、２５６色、４０９６色ＳＴＮ液晶屏，尺寸从

３．５寸到１２１寸，屏幕分辨率可以达到１０２４ｘ７６８象素。

．支持黑白、４级荻度、１６级款度、２５６色、６４Ｋ色、真彩色１ＦＴ液晶屏，

尺寸从３．５寸到１２１寸，屏幕分辨率可咀达到１０２４ｘ７６８象素。

一标准配置为ＮＥＣ２５６Ｋ色２４０ｘ３２０／３５英寸ＴＦＴ真彩液晶屏，带触摸屏。

．板上引出一个１２Ｖ电源接口，可以为大尺寸ＴＦｒ液晶的１２ＶＣＣＦＬ背光

模块０ｎｖｅｒｔｉｎｇ）供电。 接口和资源

．１个１００Ｍ以太网ＲＪ－４５接口（采用ＤＭ９０００网络芯片）。

．３个串行口。

．１个ＵＳＢＨｏｓｔ。

．１个ＵＳＢＳｌａｖｅＢ型接口。

．１个ＳＤ卡存储接口。

．１路立体声音频输出接口，一路麦克风。

．１个２．０ｍｍ间距ｌＯ针ＪＴＡＧ接口。

＿４ＵＳＥＲｌｅｄｓ。

．６ＵＳＥＲｂｕｔｔｏｎｓ（带引出座）。

．１个ＰＷＭ控制蜂鸣器。

．１个可调电阻，用于ＡＤ模数转换测试。

．１个１２Ｃ总线ＡＴ２４Ｃ０８芯片，用于１２。

．１个２．０ｍｉｌｌ间距２０ｐｉｎ摄像头接口。

．板载实时时钟电池。

．电源接ｎ（ｓｖ），带电源开关和指示灯。

系统时钟源

．１２Ｍ无源晶振。

实时时钟

．内部实时时钟（带后备锂电池）。

扩展接口

．１个３４ｐｉｎ２．０ｍｍＧＰＩＯ接Ｅｌ。

‘

．１个４０ｐｉｎ２．０ｍｍ系统总线。

规格尺寸

一１００Ｘ１００（ｍｍ）。

操作系统支持

一Ｌｉｎｕｘ２．６．２９．４＋Ｑｔｏｐｉａ－２．２．０。

－ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ．ＮＥＴ５．Ｏ。

２．４嵌入式操作系统的选择

嵌入式操作系统ＥＯＳ（ＥｍｂｅｄｄｅｄＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）是一种用途广泛的系

统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。ＥＯＳ负责嵌入系统的资

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源分配、为用户提供访问硬件的接口、调度多个应用程序、管理文件系统，控

制协调并发活动等。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。

在嵌入式领域可以选择的操作系统有很多，最流行的主要有以下几种：

ＶｘＷｏｒｋｓ、ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ、ＵＣ／ＯＳ．ＩＩ、嵌入式Ｌｉｎｕｘ［１ｌ】。在本设计中选用了嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统，之所以选择嵌入式Ｌｉｎｕｘ，是因为它与其他的嵌入式操作系统

相比，具有很多的优势【１２】：

（１）Ｌｉｎｕｘ的源码开放，开发出的嵌入式产品成本低。实际中不仅Ｌｉｎｕｘ本身

是开放源码的，许多基于Ｌｉｎｕｘ的系统软件、应用软件、驱动程序等也是

开放源码的。

（２）Ｌｉｎｕｘ拥有丰富的资源和优秀的开发工具。Ｌｉｎｕｘ利用ＧＮＵ项目的Ｃ编

译器编译程序，使用ＧＤＢ源程序级调试器调试程序。它们均提供合适的

手段使开发者能够开发嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统。通过串口和ＧＤＢ通信，可以

进行Ｃ源程序级的调试，甚至可以下载程序到ＲＡＭ或Ｆｌａｓｈ中。

（３）Ｌｉｎｕｘ内置网络支持，可以进行高效的网络通信。Ｌｉｎｕｘ支持所有标准的

因特网协议，几乎所有的协议和网络接口都定制在其中，并可以利用

Ｌｉｎｕｘ的网络协议栈将其开发成为嵌入式的ＴＣＰ／Ｐ网络协议栈。

（４）Ｌｉｎｕｘ内核健壮，运行稳定。Ｌｉｎｕｘ本身的健壮性、可靠性和稳定性已不

容置疑，而嵌入式Ｌｉｎｕｘ是由Ｌｉｎｕｘ发展而来的，必然继承了Ｌｉｎｕｘ的这

些特性。嵌入式系统中健壮性、稳定性的要求要比通用系统更高。

（５）支持大量的周边硬件设备。Ｌｉｎｕｘ上有丰富的驱动程序，支持各种主流硬

件设备和最新的硬件技术，而且随着Ｌｉｎｕｘ的广泛应用，许多芯片厂家开

始提供Ｌｉｎｕｘ上的驱动，这进一步促进了Ｌｉｎｕｘ在各种硬件平台上的应用。

２．５本章小结

本章首先分析了设计智能家居系统需要考虑的几个重要因素，接着给出了智

能家居系统的总体设计方案，然后根据实际需求选出了适合于本系统的处理器和操作系统，而且对其中一些重要知识做了深入的学习和研究。

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第３章嵌入式家庭网关的构建

嵌入式家庭网关一方面要支持ＴＣＰ／ＩＰ协议并能提供Ｗｅｂ服务，从而允许客

户远程访问它；另一方面要实现外部Ｉｎｔｃｍｅｔ和内部家庭网络之间协议的转换、

地址转换和路由等功能。在设计过程中需要完成三个主要任务：搭建嵌入式系

统开发平台，建立嵌入式ＷＥＢ服务器和移植应用嵌入式数据库。

３．１系统开发平台的搭建

嵌入式家庭网关的设计涉及许多必须的工作，但首先要根据所选定的处理器

类型和操作系统搭建系统开发所需要的平台环境，为进一步的开发打下良好的

基础。

３．１．１Ｌｉｎｕｘ交叉编译环境的建立

所谓交叉编译简单的说就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代

码，这一点对于嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统的应用开发来说是很重要的。在这里我们

已经确立了一个平台，即开发板ＭＩＮｌ２４４０，我们把它称作目标板。那么另一个

平台是什么呢？另一个平台我们把它称作宿主机，是安装了Ｌｉｎｕｘ操作系统的

ＰＣ机。本设计中，在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统下利用虚拟机（ＶＭｗａｒｅＷｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ）

安装了目前使用范围最广的Ｌｉｎｕｘ版本ＲｅｄＨａｔＬｉｎｕｘ９．０，以它作为今后开发过

程中的宿主机。目标板用于运行操作系统和系统应用软件，而目标板所用操作

系统的内核编译、应用程序的开发和调试则需要通过宿主ＰＣ机来完成，这一过

程就是交叉编译。双方之间一般通过串口、并口或以太网接口建立连接关系，

可以通过串口、ＦＴＰ或ＮＦＳ来进行通信。

Ｌｉｎｕｘ交叉编译环境的建立一般有以下几个步骤【１３】：

（１）从网络上下载交叉编译工具的源码，本设计所用编译工具的版本为４．３．２，

下载的源码为ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ—ｇｃｅ－４．３．２．ｔｇｚ。

（２）将交叉编译工具的源码ａｎｎ－ｌｉｎｕｘ—ｇｅｅ－４．３．２．ｔｇｚ复制到宿主机的某个工作

目录下女Ｉ／ｔｍｐ，然后进入到该目录，执行解压命令：

ｃｄ／ｔｒａｐ

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ｔａｒｘｖｚｆａｒｍ—ｌｉｎｕｘ一目ｏｏ＿４３２ｔｇｚＺ／

（３）把编译器路径加入系统环境变量，运行命令：

ｇｅｄｉｔｌｒｏｏｔ／．ｂａｓｈｒｏ

编辑／ｒｏｏｔ／ｂａｓｈｒｃ文件，在最后一行添加如下语句，保存后退出。

ｅｘｐｏｒｔＰＡＴＨ＝￥ＰＡＴＨ：ＡＢｒ／ｌｏｃａ］／ａｒｍ／４３２／ｂｉｎ

重新登录系统ｆ不必重启机器．注销即可），使以上设置生效．在命令行输入

ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ．ｇｏ。＿ｖ，会出现如图３－１所示信息，这说明交叉编译环境已经成功安装。

臼１ｅＥ出幽洲ＤｒｍｌｒＩａＩ如倒ｐ

ｊ∞ｄｏｌｏｃｄｈ０５ｔ一

匕ｒｏｍ刊＊ｄｈｏ北－［ｒｏｏｔＯｌｏｃａｌｈｏｓｔ—ｔ】＃ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ—ｇｃｃ—ｖ

Ｒｅａｄｉｎｇｓｐｅｃｓｆｒｏ．／一，ｌ…ｌ／ａｒｎ／３１／ｌｉｂ／ｇｃｃ／ａ—ｌｉｎｕｘ／３．４．１／ｓｐｅｃｓ４

ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄｗｉｔｈ：／ｗｏｒｋ／ｃｒｏｓｓｔｏｏｌ一０

３１…ｗｉｔｈ

ｈｅａｄｅｒ５＝／ｕｓｒ／ｌ—ｌ／一，３．４ｉｎｕｘ／ｉｎｃｌｕｄｅ一１ｔｈ—ｌｏｃａｌｍｎｌｓ—ｅｎａｂｌｅ—ｔｈｒｅａｄｓ－ｐｏｓＬｘ一一ｅｎａｂｌｅ—ｓｙｎｖｅｒｓ－ｇｎｕ—一ｅｎａｂｌｅ－＿ｃｘａ—ａｔｅｘｉｔ一一ｅｎａｂｌｅ—ｌａｎｇｕａｇｅｓ－ｃ．…一一ｅｎａｂｌｅ—ｓｈａｒｅｄ一一ｅｎａｂｌｅ—ｃ９９一一ｅｎａｂｌｅ—ｌｏｎｇ—ｌｏｎｇ２７／ｂｕｉｌｄ／ｅｒａ—ｌｉｎｕｘ／ｇｃｃ一３４．１－ｇｌｉｂｃ一２２／ｇｃｃ一３４ｉ／ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｔａｒｇｅｔ＝ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ～ｈＯｓｔ－ｉ６８６ｈｏｓｔ＿ｐｃ—ｌｉｎｕｘ—ｇｎｕ４—ｐｒｅｆＬｘ＝／ｕｓｒ／ｌｏｃａｌ／ａｒｍ／３ｉ／ａｒｍ一１ｐｒｅｆｉｘｌｕｓｒ／ｌｏｃａｌ／ａｒｍ／３．４．Ｚ／ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ一一ｄｉｓａｂｌ

Ｉｔｔｒｅａｄｍｏｄｅｌ：ｐｏｓｉｘ

ｇｃｃｖｅｒｓｉｏｎ３４１卜

［ｒｃｏｔＯＩｏｃａｌｈｏｓｔｒｏｏｔ】＃ｌ

Ｉ’

圈３－１交叉编译环境安装成功提示信息

３．１．２Ｌｉｎｕｘ内核的移植

９．０默认的Ｌｉｎｕｘ内核是２．４版本的，为了最大程度的满足ｇｅｄＨａｔＬｉｎｕｘ

本系统所需要的各种功能，减少一些不必要的工作量．尽可能地减少开发周期，

本设计中移植了最新版本的２．６内核。

内核的移植工作比较复杂，主要步骤如下‘”Ⅱ１５】：

（１）从网络上下载Ｌｉｎｌｌｘ内核源码Ｌｍｕｘ－２６２９１ｔｇｚ和文件系统ｙａｆｆｓ２的补丁

源码ｏｒｓ－ｒｏｏｔｔｇｚ，并统～放在，ｈｏｍｅｆ巧目录中

（２）进Ａ／ｈｏｍｄ翻目录，解压内核源码：

ｃｄ／ｈｏｍ“ｆｃｊ

ｔａｒ－ｘｖｚｆｌｉｎｕｘ－２６２９ｌｔｇｚ－Ｃ／ｏｐｔ／ＦｒｉｏｌｄＡＲＭ／ｍｉｎｉ２４４０（３）进入内核目录，修改ｍａｋｅｌｉｌｅ，并对内拔进行默认配置修改１９３行：

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ＡＲＣＨ？＝ａｒｍ

ＣＲＯＳＳ—ＣＯＭＰＩＬＥ？＝ａｎｎ ｌｉｎｕｘ

（４）修改平台输入时钟。

找到内核源码ａｒｃｈ／ａｒｍ／ｍａｃｈ－ｓ３ｃ２４４０／ｍａｅｈ－ｓｍｄｌ！【２４４０．ｃ文件，在函数

ｓｔａｔｉｃｖｏｉｄ—ｉｎｉｔｓｍｄｋ２４４０＿ｍａｐ＿ｉｏ（ｖｏｉｄ）修改原有的时钟频率：

ｓ３ｃ２４ｘｘ＿ｉｎｉｔ＿ｃｌｏｃｋｓ（１２００００００）。

（５）修改Ｎａｎｄｆｌａｓｈ分区信息。

修改文件ｋｅｒｎｅｌ．ｇｉｔ／ａｒｅｈ／ａｒｍ／ｐｌａｔ－ｓ３ｃ２４ｘｘ／ｅｏｍｍｏｎ—ｓｍｄｋ．ｃｏ

ｓｔａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｍｔｄ＿ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓｍｄｋ＿ｄｅｆａｕｌｔ＿ｎａｎｄ＿ｐａｒｔ［】＝

｛

【０】＝｛

．ｎａｍｅ＝”ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ”，

．ｏｆｆｓｅｔ＝０ｘ００００００００，

．ｓｉｚｅ＝Ｏｘ０００３００００，

＞，

［１】＝｛

．ｎａｍｅ＝”ｋｅｒｎｅｌ”，

．ｏｆｆｓｅｔ＝Ｏｘ０００５００００，

．ｓｉｚｅ＝Ｏｘ００２０００００，

），

［２】＿｛

．ｎａｍｅ２什ｒｏｏｔ什，

．ｏｆｆｓａ＝０ｘ００２５００００，

．ｓｉｚｅ＝Ｏｘ０３ｄａｃ０００，

）；

ｓ３ｃ２４１０＿ｐｌａｔｆｏｒｍ＿ｎａｎｄ＿ｓｍｄｋ＿ｎａｎｄ＿ｉｎｆｏｓｍｄｋ—ｎａｎｄ—ｉｎｆｏ＝

｛

．ｔａｃｌｓ＝０，

．ｔｗｒｐｈＯ＝３０，

．ｔｗｒｐｈｌ＝Ｏ，

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）

）

（６）修改ＬＣＤ背光。

修改文件／ａｒｃｈ／ａｒｍ／ｍａｃｈ－ｓ３ｃ２４４０／ｍａｃｈ－ｓｍｄｋ２４４０．Ｃ，因为友善的３．５寸液

晶的背光控制是由￥３Ｃ２４４０的ＧＰＧ４引脚来控制的，故下面的改动将开

启背光。

ｓｔａｔｉｃｖｏｉｄ．．．．——ｉｎｉｔｓｍｄｋ２４４０ｍａｃｈｉｎｅｉｎｉｔ（ｖｏｉｄ）

｛

ｓ３ｃ２４ｘｘ——ｆｂｓｅｔ＿ｐｌａｔｄａｔａ（＆ｓｍｄｋ２４４０ｆｂｉｎｆｏ）；

ｐｌａｔｆｏｒｍ＿ａｄｄ＿ｄｅｖｉｃｅｓＯ；

ｓ３ｃ２４１０．．．ｇｐｉｏ＿ｃｆｇｐｉｎ（Ｓ３Ｃ２４１０ＧＰＧ４，￥３Ｃ２４１０＿ＧＰＧ４＿ＯＵＴＰ）；

ｓ３ｃ２４１０＿ｇｐｉｏ＿ｓｅｔｐｉｎ（Ｓ３Ｃ２４１０＿ＧＰＧ４，１）；

ｓｍｄｋ＿ｍａｃｈｉｎｅ＿ｉｎｉｔＯ；

）；

（７）修改ＬＣＤ参数。

这里用的是ＮＥＣ３．５英寸屏液晶屏，大小为３２０ｘ２４０，需要修改文件

ａｒｃｈ／ａｒｍ／ｍａｃｈ－ｓ３ｃ２４４０／ｍａｃｈ－ｓｍｄｋ２４４０．ｃ：

ｓｔａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｓ３ｃ２４１０ｆｂ＿ｄｉｓｐｌａｙｓｍｄｋ２４４０＿ｌｃｄ＿＿ｃｆｇ—ｊｎｉｔｄａｔａ－

｛

．ｒｉｇｈｔｍａｒｇｉｎ；３７，

．ｈｓｙｎｃ＿ｌｅｎ＝６，

．ｕｐｐｅｒｍａｒｇｉｎ＝２，

．１０ｗｅｒ＿ｍａｒｇｉｎ＝６，

．ｖｓｙｎｃｌｅｎ２２，

）；

ｓｔａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｓ３ｃ２４１０ｆｂ—ｍａｃｈ—ｉｎｆｏｓｍｄｋ２４４州ｎｆｏ—ｊ１１ｉｔｄａｔａ２｛

．ｄｅｆａｕｌｔｄｉｓｐｌａｙ＝０

．ｇｐｃｃｏｎ＝Ｏｘａａ９５５６９９，

＝Ｏｘｆｆｃ００３ｃｃ，

＝ＯｘＯＯＯＯｆｔｔｆ，．ｇｐｃｃｏｎ＿ｍａｓｋ．ｇｐｃｕｐ

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．ｇｐｃｕｐ＿ｍａｓｋ＝０ｘｆｔｔｔｔｔｔＴ，

．ｇｉｘｌｃｏｎ＝０ｘａａ９５ａａａｌ，

．ｇｐｄｃｏｎ＿＿ｍａｓｋ

．ｇｐｄｕｐ＝ＯｘｆｆｃＯｆｆｆＯ，＝ＯｘＯＯＯＯｆａｆｆ，

．ｇｐｄｕｐ＿ｍａｓｋ＝０ｘｆｌｔｔＩ箍，

．１ｐｃｓｅｌ＝０ｘｆ８２，

）；

（８）给内核ｙａｆｆｓ２文件系统打补丁。

ｔａｒ－ｚｘｖｆｅｖｓ—ｒｏｏｔ．ｔａｒ．ｇｚ－－Ｃ／ｏｐｔ／ＦｒｉｅｎｄｌｙＡＲＭ／ｍｉｎｉ２４４０

ｅｄ／ｏｐｔ／ＦｒｉｅｎｄｌｙＡＲＭ／ｍｉｎｉ２４４０／ｃｖｓ／ｙａｆｆｓ２／

．／ｐａｔｃｈ－ｋｅｒ．ｓｈＣ／ｏｐｔ／ＦｒｉｅｎｄｌｙＡＲＭ／ｍｉｎｉ２４４０／ｌｉｎｕｘ－２．６．２９．１／

（９）修改￥３Ｃ２４４０的机器号。

由于Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ传递给Ｌｉｎｕｘ内核的机器号为７８２，与Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ传递参

数一致，故修改ａｒｃｈ／ａｒｍ／ｔｏｏｌｓ／ｍａｔｈ－ｔｙｐｅｓ文件：

ｓ３ｃ２４４０ＡＲＣＨ——Ｓ３Ｃ２４４０￥３Ｃ２４４０３６２

修改为：

ｓ３ｃ２４４０ＡＲＣＨ—．￥３Ｃ２４４０Ｓ３Ｃ２４４０７８２

３．１．３Ｌｉｎｕｘ内核的配置与编译

Ｌｉｎｕｘ．２．６内核是十分庞大的，有丰富的驱动程序，支持各种主流硬件设备和

最新的硬件技术，但对于本设计来说，有些驱动是必须的，而有些就显得可有

可无，从这个角度出发，要对Ｌｉｎｕｘ内核进行适当的配置，选择一些系统必须的

驱动程序【１６】【１７１。

执行ｍａｋｅｍｅｎｕｃｏｎｆｉｇ命令，便可进入内核配置的主菜单，如图３．２。主菜

单下主要有Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔ、ＤｅｖｉｃｅＤｒｉｖｅｒｓ、Ｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍｓ、Ｋｅｒｎｅｌｈａｃｋｉｎｇ、

Ｓｅｃｕｒｉｔｙｏｐｔｉｏｎｓ、ＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃＡＰＩ、Ｌｉｂｒａｒｙｒｏｕｔｉｎｅｓ六项，每一项下面还有不同

数目的子菜单，用户可以根据自己的需要进入不同的菜单进行设定【１２】。在本设

计中，依据系统所要实现的具体功能主要对以下几个方面进行了配置：

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