摘要 介绍基于多媒体处理器VG2的智能家居控制器的设计,利用电视作为显示终端,结合电话网和以太网实现远程控制,支持USB本地数据交互;并给出相关硬件功能单元的设计与软件实现。
关键词 智能家居 VG2 μC/OS-II
现代社会家庭以家居的安全、舒适、便利和多元化信息的生活环境作为一个理想目标CONTROL ENGINEERING China版权所有,20世纪90年代以后,网络化智能家居的出现,实现了在家庭范围内信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、照明设备、家庭求助报警、家庭安防及水电气热表(四表三防)等家居设备的远、近程网络互连控制工程网版权所有,为用户提供了服务和自主管理能力。本文采用多媒体处理器Virgine G2(简称"VG2")作为主控芯片设计了一款智能家居控制器,以家庭居习惯的音视设备为中心,以电视与遥控器为人机交互界面,实现家庭住宅的自主管理和智能化服务。
1 智能家居控制器设计
1.1 智能家居控制器总体结构
智能家居控制器采用家庭电视显示,由遥控器、面板自带键盘控制,将信息设备、通信设备、家用电器、安防系统、门禁系统、四表自动抄表系统等独立单元的家居设施跨平台地有机结合,利用网络和电话实现远、近程操作控制智能化。图1智能家居控制器系统基本结构图。
1.2 智能家居控制器功能
智能家居控制器的没计原则以人居习惯为出发点,最大限度地方便用户使用;以控制器为核心,接口电路易于安装和扩展。
控制器提供4路音视频输入切换接口,在主控制芯片VG2的控制下,对输入信号进行切换,并可对视频输入信号进行图文叠加处理输出到电视显示器上。家居控制器以设置的红外入侵、门磁窗磁、门铃门禁和气体传感器动作信号为依据,为用户提供家庭安全防范。用户可手动设定www.cechina.cn,或远程管理家庭声光设备和控制家用电器的运行。
根据网络接入的不同,家居控制器可运行在3种模式(家庭自主系统、小区服务器网络系统和TCP/IP宽带网络系统)下,为用户提供以下功能。
①家庭理财:家庭水费、电费、煤气费和供热费的记录显示和传输;家庭日常支出的录入和显示;家庭月、季、年支出累计。
②家政服务:家庭对小区物业公司的钟点工(清洁、保姆、护理等),医护人员,水电气维修工,送饭、送货人员的预约、召唤和呼救。
③家庭安防:门禁(可视对讲)控制操作;家庭安防系统(红外入侵报警、窗玻璃碎报警等)预警设置和声光/远程报警。
④家庭电子保姆:可预置(或通过电话远程控制)电饭煲、微波炉、洗衣机、热水器等家电的开关时间。
⑤家庭信息平台:直接收看电视节目;转接播放VCD、DVD;完成数字电视接收、转换和高清晰电视处理播放;实现网络接入等。
⑥物业管理:小区发布公共信息;各户信息通告等。
1.3 接口设计
根据系统功能设计,家居控制器提供了丰富的功能接口。
音视频输入接口:接入有线电视、DVD/VCD、摄像头等信号。在模拟电子开关的控制下可根据需要进行切换控制。
音视频输出接口:通过视频利用放大器MAX4310实现4路复合视频信号的驱动功能,为电视机提供声音和视频图像信号。
网络输入/输出接口:接入网络,提供网络数据服务,采用芯片RTL8019AS,全双工,收发速率可达10 Mbps。
键盘接口:外接面板20键键盘,用户通过键盘或遥控器操作选择相应功能。
USB接口:接入优盘,提供数据存储功能、功能扩展预留;以ISPll61A1为核心,提供2路下行端口,1路上行端口,遵循USBv2.O规范。
RS485接口:接入多功能集中/远传自动抄表系统,可直接与数据采集器相连接,实现对4路基表输出的脉冲信号实时采集、自动处理和数据保存。
I/O接口:提供8路输入和8路输出,接收来自红外入侵探测器、门磁窗磁、门铃门禁和多种传感器的安防警示系统的信号,为系统报警提供依据;输出控制信号,实现家电控制、声光控制和报警控制。
市话接口:串接在外线和普通电话之间,接入市话网,接收电话控制指令,可自动拨打预设电话报警,亦可直接与110联网报警。采用MT8888负责DTMF信号的收发,使用ISD1420录入用户的地址信息。
2 关键技术及其实现方案
VG2是ADChips公司推出的一款内嵌32位微处理器的多媒体处理器www.cechina.cn,集数据、视频、音频处理为一身。内部包括1个基于3维图形算法的2维图形加速器VR0_2D,还嵌有1个32通道的8/16位音频引擎www.cechina.cn,以及视频DAC、DRAM控制器、DMA、定时器、双串口等多种外设。
家居控制器的主要功能单元包括:视频叠加、数据传输与存储、市活控制和抄表系统。其中,抄表系统采用"多用途集中远传抄表系统",通过R8485网络与主控模块相连接,硬件上无需另行设计。
2.1 视频叠加单元