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                      智能家居控制板開發控制器通信模塊設計和輸入輸出模塊設計

                      發布時間:2022/8/30 1:10:19
                      一、智能家居控制器通信模塊設計
                      智能家居控制器負責家居內部局域網通信進行控制,此外外部網絡又通過它來對家居內部設備進行訪問和控制。因此,智能家居控制器要有必要的通信接口模塊。本方案設計的智能家居控制器的通信模塊包括:以太網接口模塊,負責對外部網絡進行訪問;藍牙通信模塊,為家居內部局域網的通信接口;串行通信模塊,用于對外接設備的擴展和測試調試時使用。
                      3.1 Ethernet接口模塊
                      以太網(Ethernet)是指由Xerox公司提出的基帶局域網規范,之后在Xerox、DEC和Intel公司共同開發下得到發展,該通信協議標準在當下已有局域網應用中最為通用。目前,該標準技術非常成熟,并且市場上有豐富的產品以及開發工具。本系統采用的Ethernet接口芯片為DM9000AEP,該芯片具有一個10/100M自適應收發器以及4K雙字SRAM。該芯片是高度集成的高速以太網MAC控制器,具有功耗低,速度快,兼容5.0V和3.3V輸入輸出電壓等特性。
                      3.2 USB Host模塊
                      USB(Universal Serial BUS)是用來規范計算機與外設的連接和通信的一種總線標準,USB設備支持熱插拔及即插即用的功能。本文設計的智能家居控制器有利于外部設備的擴展及通信。其中,智能家居控制的藍牙模塊與主機之間的通信就是通過USB接口實現。USB通信中的設備分為USB Host(主設備)以及USB Slave(從設備)兩種。S3C6410支持2個端口的USB主機設備,并且集成了USB控制器的所有部件,外圍電路設計比較簡單容易實現。
                      3.3藍牙通信模塊
                      由于藍牙4.0協議于2010年才被正式采納,所以目前市場上支持低功耗藍牙4.0協議的芯片不是很多,主要有Nordic推出的新一代低功耗藍牙芯片nRF8001和TI公司的低功耗藍牙芯片CC2540。作為第一款完整型低功耗藍牙芯片,CC2540是目前較高集成度的ANT無線網絡處理器,專為消費類電子、移動附件及運動醫療等應用提供的超低功耗的短距離無線通信方案。采用CC2540藍牙的片上系統,一般僅一顆紐扣電池就可以連續工作幾個月甚至超過一年。因此,出于可靠性和實用性角度出發,本系統采用CC2540作為低功耗藍牙解決方案。CC2540的集成增強型的C8051單片機內核以及RF前端于單芯片上,擁有較高的運算速度。具有兩個通用的異步/同步串行通訊接口USART;片內具有硬件乘法器,增強了數據處理和運算能力。CC2540的通信電流消耗為19.6mA~24mA,并且同其它頻率2.4GHz通信器件有著良好的兼容性和互操作性,符合最新的藍牙協議規范4.0版低功耗模式。
                      3.4串行通信模塊

                      串口通信是計算機設備上一種常用的通信方式。智能家居控制器上配備串口通信模塊可以方便串口設備的擴展,同時能夠方便系統的開發及調試。目前比較常用的異步串行通信接口主要有RS-232接口、RS-449接口以及RS485接口。S3C6410支持5位、6位、7位或者8位的串行數據的收發。本方案采用的是基于RS-232的RS-232-C接口標準,該標準配備25條信號線,其中包括一條主通道以及一條輔助通道,工作電壓在正負3~15V之間,因此無需外加供電設備,符合本系統的要求。


                      四、智能家居控制器輸入輸出模塊設計
                      目前在嵌入式智能終端上應用最為廣泛的人機交互設備有LCD顯示器,觸摸輸入屏等。本方案采用以上兩種設備作為輸入輸出設備,搭配Android操作系統,可以使智能家居控制器使用起來簡單方便,同時具有較好的用戶體驗。
                      4.1 LCD顯示模塊
                      S3C6410內部集成LCD控制器,支持典型的屏幕尺寸有:800×480,640×480,320×240。本文設計的智能家居控制器考慮到在不影響使用的情況下要盡量降低成本,采用NEC的4.3寸屏的TFT LCD顯示器,同時帶有觸摸屏。這款顯示屏具有比較高的性價比,并且支持真彩顯示,色彩可調。這符合S3C6410的要求。
                      4.2觸摸屏模塊

                      比較常見的觸摸屏有電阻式、電容式、紅外式以及表面聲波觸摸屏四種。其中電阻式觸摸屏穩定性能較好,反應靈敏度也能夠滿足要求,同時價格便宜,所以本文采用四線電阻式觸摸屏作為輸入設備的解決方案。觸摸屏屏幕由縱向電阻線和橫向電阻線兩部分組成。S3C6410通過觸摸屏的X+,X-,Y+,Y-四個引腳來控制四個MOS管的通或斷,這樣就可以分時讀取觸摸屏的X坐標及Y坐標,從而確定輸入的位置。在系統開始使用前,都要通過五點矯正的方式對觸摸屏進行位置矯正。

                      綜上所述:本文由芯思微智能科技有限公司合肥控制板開發張工闡述,根據自身技術經驗對智能家居控制板開發控制器通信模塊設計和輸入輸出模塊設計兩點分析講解,希望對您有所幫助,感謝關注我們的網站,我們將繼續分享控制板開發相關知識。

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