基于S3C44B0X和μC/OS-Ⅱ智能家居嵌入式系统设计(1)

随着社会经济的飞速发展及计算机控制技术等科技的进步，人们对自身的生活和工作环境有了更高的要求，由此对家居智能化控制系统的要求也越来越紧迫。设计家居智能化控制系统，对促进住宅现代化建设具有重要意义。

家居智能化控制系统就是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术，将与家居生活相关的各种子系统有机结合，从而进行统筹管理，使家居生活更加舒适、安全、有效。

近年来，嵌入式系统设备全面渗透到人们日常生活的各个领域，本文针对智能家居嵌入式系统的软硬件设计需求，以S3C44B0X为处理器进行智能家居系统的硬件设计，以实现μC/OS-Ⅱ在S3C44B0X上的移植。

1 软硬件选择

目前主要的嵌入式处理器类型有386EX，SC-400，Power PC，MIPS，ARM/Strong，ARM系列等，其中ARM以其小体积、低功耗、低成本、高性能成为嵌入式处理器首选。S3C44B0X是Samsung公司推出的16/32位RISC处理器，基于ARM7TDMI内核，提供3级流水线结构。它一方面具有ARM处理器低功耗、高性能的特点，同时又具有非常丰富的片上资源。其特点如下：

(1)内置锁相环(PLL)，系统主频最高达66MHz;

(2)8路10位ADC，I2C，I2S总线控制器，6个PWM定时器;

(3)4种工作模式，正常、慢速、闲置和停止，可以根据需要切换系统工作方式，使系统功耗降低到最低限度;

(4)内置彩色LCD控制器(最大支持256色的DSTN)，71个通用可编程I/O口和实时时钟(RTC)。

由此可以看出，S3C44BOX具有高性能、低功耗、接口资源丰富的特点。这些特点可以较好地满足家居智能控制系统的设计需要。作为家居智能控制系统，除了具有局域网接口、PSTN接口、RS485接口、蓝牙接口外，还应提供音频视频接口、HUB接口、报警传感器接口等。这些接口可以实现音频视频自动切换、多台PC同时上网、与各PC机结合完成家庭设备管理等功能。

μC/OS-Ⅱ是一种源码公开的实时嵌入式操作系统。它完全是占先式的实时内核，是基于优先级的，即总是让就绪态中优先级最高的任务先运行，因此实时性比非占先式的内核要好。它包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务问通信同步(信号量、邮箱、消息队列)和内存管理等功能;它的绝大部分代码用C语言编写，可移植性强。目前，μC/OS-Ⅱ绝大多数可以在8位、16位、32位以至64位微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)上运行。

2 智能家居硬件设计

在选定了处理器之后，外围电路就可按要求进行设计。其硬件框图如图1所示，主要包括：

2.1 存储器系统

其中静态存储器由FLASH组成，用于存储智能家居中的嵌入式操作系统、HTTP服务器、家庭网络服务器以及支持各种服务所需的文件系统。动态存储器采用SDRAM，以提高系统的允许速度和采用操作系统来保证系统的稳定性，整个智能家居系统软件平台存储在FLASH中，在系统启动时，将从FLASH中运行Boot-loader，解压缩操作系统，并将其搬移到SDRAM中，完成搬移之后，所有程序从SDRAM中运行。其中，FLASH选用SST公司生产的SST39VF160芯片。39VF160采用CMOS工艺设计，支持1 M的地址空间，20条地址总线，16条数据总线。SDRAM选用Hynix公司生产的HY57V641620芯片。HY57V641620存储容量为4组×16M(8MB)，由于采用行/列地址锁存机制，由行列地址共同构成20条地址线，完成1M的寻址范围。

2.2 输入/输出系统

包含LCD液晶显示、键盘以及微型打印机等，可以基本满足测试数据等显示以及人机交互的需要。

2.3 外部通讯接口

包括RS232串口、以太网接口。RS232接口用于系统同PC机之间的通讯，可以把测试系统保存的数据导出来，本系统采用国际通用的RS232C作为串行接口;以太网接口则可以把整个测试系统连接到互联网上，从而实现该测试系统的远程监控。