嵌入式家电

嵌入式家电（精选三篇）

嵌入式家电篇1

1 发展迅速, 占有率不断上升

在国内, 嵌入式家电的兴起引领着未来家电的发展方向, 随着80后年轻一代成为家居市场的主要消费群体, 他们更喜欢也更乐于尝试设计简约、时尚的一体式厨电家装理念。据第三方调查显示, 在我国一线城市中, 已有40%以上的新居人群愿意购买整体厨电产品, 越来越多的消费者开始注重家居设计的整体感, 厨电一体化可以让厨房的风格浑然一体, 整齐的排列设计也与现代人简洁大方的审美观不谋而合。

由于近年来房价上涨飞快, 小户型销售火热, 而现代生活所需繁多的电器产品让狭小的厨房杂乱无章。如何优化利用厨房空间, 合理安排厨房电器, 衍生为厨房革命的一个全新课题, 也为嵌入式家电的发展打开了另一扇门。以冰箱为例, 普通立式冰箱的两边各需要20~30厘米的散热空间, 而嵌入式冰箱直接和橱柜衔接在一起, 两边不需要预留空间, 大约能节约60厘米的空间。

近年来, 国内嵌入式家电发展迅猛, 市场占比也持续攀升。据权威调研机构中怡康监测数据显示, 2013年上半年嵌入式燃气灶的市场占有率已达到84.83%, 是目前普及率最高的嵌入式家电产品;另外, 嵌入式消毒柜的市场占有率也接近一半, 达到47.69%。可以说, 在中国嵌入式家电开始真正走入人们的生活。

2 主要面向中高端人群

近年来嵌入式家电的发展十分迅速, 市场销售也节节高升, 但总体来看, 嵌入式家电市场仍主要集中在一线发达城市。这些城市的消费观念比较超前, 购买力也相对较高, 乐于尝试最新科技产品。另外, 在嵌入式产品当中, 除了日常生活中常用的燃气灶、消毒柜等厨电产品外, 像咖啡机、洗碗机、电烤箱等高端小家电, 主要也是针对生活品质要求较高的人群。因此, 只有在中高端消费人群的带动下, 将市场认知度进一步提升, 企业生产规模的加大, 使产品价格走下神坛, 才会有更多的消费者去关注、去体验嵌入式家电给生活所带来的改变。

3 集中于厨电, 并拓展到多种家电

以往厨电摆满台面, 使得整个厨房显得十分凌乱, 而将嵌入式厨电产品“隐身”于橱柜之中, 使家电与厨房家具形成统一的风格, 在节约了厨房空间的同时, 也美化了厨房设计。嵌入式不仅仅是简单地将厨房电器嵌入整体橱柜, 它更要求“厨电”和“橱柜”之间实现完美搭配, 同时电器和电器之间、橱柜与电器之间在设计和功能上也能实现有机整合和互动, 也就是厨电产品的成套化。

嵌入式家电篇2

【关键词】WIFI；嵌入式Web 服务器；智能家电；温度传感器；http；蓝牙

1.基于嵌入式WEB技术的智能家电监控系统概述

随着物质条件改善，人们不断追求高品质的生活方式，对家居自动化的要求也日益提高，传统有线智能家居已逐渐不能适应新形势下的需求。安装简单、自动组网、调试迅速等是未来智能家居发展的必备特点，WLAN作为新一代无线智能家居符合现代生活快节奏、高效率的基本需求。基于智能家电无线传输和控制的需求，嵌入式远程采集和控制设备，以逐步应用到新一代智能家电设备中。结合不断发展的随着物联网和云技术，智能家电将给人们的生活带来方便快捷的服务体验，具有关阔的发展空间和市场前景[1]。

以网络为基础的智能家电监控系统是新一代智能家电系统发展的主流，而随着计算机网络技术和物联网技术的进步，基于嵌入式WEB的网络智能家电系统逐渐得到了人们的广泛关注[2]，其主要原理是：智能家电系统采用嵌入式实时操作系统，内置嵌入式WEB服务器，将采集到的家电信息，传送到内置的WEB服务器。用户可以直接通过浏览器查看WEB服务器上的家电状态信息，授权用户还可以根据需求对家电设置控制信息。本文所述的智能家电监控系统的原理图如图1所示。

图 1 嵌入智能家电监控系统

嵌入式WEB服务器是整个监控系统的核心，有硬件和软件两个部分，详细结构将在下文分别介绍。

2.嵌入式智能家电监控系统的硬件结构

嵌入式智能家电监控系统的硬件结构如图2所示。其主要由CPU芯片、Flash芯片、SDRAM内存、EEROM（M24C02）、无线WIFI和带蓝牙控制的灯具组成。其中CPU采用意法半导体公司的STM32F103ZET6，STM32系芯片采用列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。蓝牙CSR的CSR8811无线芯片，WIFI采用CSR6030无线芯片。

其中蓝牙设备之间采用蓝牙协议进行无线通信；CSR6030与无线AP相连接入以太网， CSR6030与CPU采用CSPI协议于SDIO接口通信；EERPOM和温度传感器使用IIC总线通信，空调模块与主嵌入式CPU模块采用UART通信。其中存储管理模块的主要功能分两部分，第一是将用户设置的进行权限控制参数写入EEROM，方便用户管理。第二记录用户设置的设备参数，方便设备控制。

图 2 嵌入式智能家电监控系统的硬件结构

3.嵌入式智能家电监控系统的软件

嵌入式智能家电监控系统的软件设计与实现是本系统实现的重点，分为嵌入式操作系统与应用软件两大部分。

3.1嵌入式操作系统

嵌入式操作系统是支持嵌入式系统应用的操作系统软件，是在系统实时性、硬件相关性、软件固态化等方面有着突出特点的专用操作系统。本系统采用嵌入式Free RTOS操作系统。Free RTOS是一个迷你操作系统内核的小型嵌入式系统。作为一个轻量级的操作系统，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要[3]。Free RTOS操作系统是完全免费的、具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的操作系统，方便地移植和裁剪适用于智能家电领域。

3.2智能家电系统软件设计实现

图3 嵌入式 WEB 服务器的软件整体架构

嵌入式智能家电监控系统的嵌入式 WEB 服务器的软件整体架构如图3所示。其主要由BSP 驱动层、HAL硬件接口抽象层、 WIFI 协议栈、蓝牙协议栈、和应用程序组成。其中应用部分嵌入式WEB是本文的应用的重点。蓝牙主要用于传输和控制蓝牙等的状态，并与主CPU模块上的蓝牙通信。应用程序部分，实现主CPU模块上的WIFI模块接收到的用户控制命令或信息转发给蓝牙模块或本地应用模块，同时调用WIFI、TCP/IP的接口将蓝牙采集到的数据和本地采集的数据打包传输给客户端。本文具体实例微蓝牙采集和控制灯的状态；本地应用模块为空调参数采集控制模块和温度传感器。

3.2.1嵌入式web服务器的设计

嵌入式Web 服务器运行的目标系统大多是各类专用设备，内存资源和存储器资源非常有限，它通常作为一种监控、管理手段去控制和配置各种电子设备，实现设备的智能化和信息化。

嵌入式Web服务器的研究和应用意义是重大的。它为我们管理、控制和监测各种各样设备提供了一个很好的途径。可以应用与资源的资源有限的嵌入式系统，为其提供用户界面，并通过Internet连接到广域网，使远程访问成为现实。

嵌入式 Web 服务器有httpd、Boa 和thttpd 等，其中httpd 最小，代码量小，功能简单，但不支持CGI[4]；智能家电控制系统采用开源的CGI源码，并做相应的裁剪。与系统的TCP/IP的接口结合，实现HTTP SERVER功能，实现嵌入式WEB功能，其结构图5所示。

裁剪的CGI处理程序主要实现的接口的功能，打包属于应用数据的动态WEB页面数据，并调用TCP/IP的接口发送；对接收到的http协议数据进行解析，并调用对应的模块接口，完成数据的存储，控制等功能。

图4 嵌入式 WEB 服务器的wifi软件结构图

图5 嵌入式 WEB 服务器应用框图

3.2.2嵌入式web服务器的实现

本系统在监控端使用浏览器对家电进行远程监控，浏览器的运行不受平台限制，与嵌入式WEB服务器所运行的分离，浏览远程监控时不需要特意开发第三方软件，可跨平台使用。使用本系统在监控端web的界面实例如图6所示。

图 6 监控端浏览视频界面

4.结束语

本文介绍了一个基于嵌入式WEB技术的智能家电系统的设计与实现，本系统的主要特点在于：服务器的设计基于嵌入式WEB技术；支持动态IP，可以直接连入以太网，能为智能家电的发展提供强有力的技术支持。相信随着无联网和云技术的不断发展，基于嵌入式WEB在智能家电系统必将有良好的发展前景。

【参考文献】

[1]市场细分化促智能家居行业成熟[D].物联网在线，2010.

[2]王崇泉.嵌入式WEB服务器[D].浙江大学，2005.

[3]基于ATmega单片机RTOS的双波长激光治疗仪控制系统研究[D].天津大学，2012.

嵌入式家电设备管理信息系统的研究篇3

1 家庭网关的概念

家庭网关定义为一种简单的、智能的、标准化的、灵活的整个家庭网络接口单元,它可以从不同的外部网络接收通讯信号,通过家庭网络传递信号给某个消费设备。开放服务网关组织(OSGI)当前正在制订他们称之为服务网关的规范。该规范包含的技术的主要特点是：需要开放的和独立的平台;目标是成为一个标准;应有较高的独立性和保密性;应支持不同类型的家庭联网协议;具有较高的可靠性。

2 家庭网关的作用及网络结构

家庭网关承担着家庭内各种信息设备之间的通讯以及对外联络的功能。实现的功能包括音频视频、数据交换以及家庭设备的控制。从复杂程度上看，网关需要支持通用的、多层的和适用性相对较广的多种通讯协议，以及各协议之间的相互转换。

系统充分考虑到家庭信息化网络的现状和未来对多媒体等高速信息流传输的需求，对多媒体等信息流利用高速传输的IEEE1394标准连接形成家庭主网;同时考虑到家庭内部各信息家电(如空调、冰箱、三表三防、甚至是灯光控制等设备)的互连、集中控制、远程访问与控制的需求，以及低成本实现的实际需要，以及这类设备互连对传输带宽和使用灵活性的特点，给出了以中低速传输媒体组成家庭控制子网并与家庭主网连接的网络体系结构。当然也有其它实现家庭控制网络的方案，最典型的是用以太网实现所有家庭网络的网段，但其成本必然会很高，并不适合于家庭控制网。

基于上述原因，家庭网关(家电设备管理信息系统)就包括家庭主网网关和子网关这两个部分。它们只是按照设备、网关连接时所使用的物理传输介质和底层协议的类型来区分的，但在物理平台上它们是一个实体。主网关主要实现家庭内部网络同外部网络间的连接转换功能，子网关用来实现家庭内部网段间的连接转换功能。各种设备加上网络通信模块后就可以具有家庭网络接入能力。家庭网络的集成方案，采用无线蓝牙技术和有线IEEE1394技术相结合的方法，家电设备管理信息系统的网络结构如图1。

采用子网关的目的就是要解决性价比的问题，在子网内家电及设备的控制可采用相对简单但又能满足要求的通讯协议和设备，这样可以既满足要求，又降低了整个系统的费用。

3 嵌入式家电设备管理信息系统中家庭网关的设计

3.1 系统硬件需求

主控模块由CPU,ROM,DRAM和SDRAM组成。CPU是家庭信息控制平台的核心，负责各子系统的初始化和各部分的协调工作。ROM中包含自举代码和基本操作系统程序，在系统启动时，由CPU控制将ROM中的操作系统、ELF或其他格式的二进制用户应用服务程序与数据装入DRAM的相应位置，然后开始运行。

主控制器采用韩国三星公司的ARM处理器S3C2410，它基于ARM920T核且由9ARMTDMI、存储管理单元(MMU)和高速缓存三部分组成。其中，MMU可以管理虚拟内存，高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。ARM920T有两个内部协处理器:CP14和CP15。CP14用于调试控制，CP15用于存储系统控制以及测试控制。

3.2 系统实现

嵌入式网关主要是把内部的RS232的数据和外部Internet的数据交互。当网关接收到远程主机的访问请求，它从RS-232串口读取，并做一些处理，经过Linux系统调用内核、BSD socket、传输层和网络层，在网络层添加相应的逻辑地址和其它的数据，封装成IP数据报，在MAC层添加物理地址，然后由网卡芯片添加其它的相应的MAC帧数据，然后由硬件输出数据。

3.2.1 嵌入式Linux的移植

使用make menu config把所有不需要的选项去掉，如floppy、SMP、MTRR、SCSI等;把block device移除，只留下old IDE device;把所有的character device移除;把所有的file system移除，只留下ext2;不需要sound，同时把embedded board常用的driver加进去。

3.2.2 串口的操作

串行口是计算机一种常用的接口，具有连接线少，通讯简单，得到广泛的使用。常用的是RS-232,它已成为计算机、外设、交换机和许多通讯设备的标准接口。Linux从一开始对RS-232提供了很好的支持。

3.2.3 Web服务器

Web服务器原理从功能上来讲，Web服务器监听用户端的服务请求，根据用户请求的类型提供相应的服务。用户端使用Web浏览器和Web服务器进行通信。Web服务器在接收到用户端的请求后，处理用户请求并返回需要的数据。服务器主进程监听设定的端口，一旦有浏览器的请求到达，则建立连接并返回新的套接口描述符交由子进程处理。子进程读取请求并分解出URL、请求方法，再由所请求文件扩展名对应的MIME类型判断，如是静态文本则直接读取并发送给浏览器;如是CGI脚本,则新开一个子进程执行该脚本，处理脚本运行结果并返回浏览器;在一定时延后无后续请求则关闭该连接。

3.3 系统测试

至此，基于Linux的嵌入式网关己基本做好了，并进行了测试。测试过程如下：

1)在进行测试前，首先要设置开发的IP地址和端口号;

2)先把系统加电，通过JTAG或者串行口把程序下载到开发板中，然后根据bootloader的设置启动系统;

3)系统启动以后，嵌入式网关的守护进程开始工作;

4)打开客户端的浏览器(如IE等)，输入嵌入式Linux系统的IP地址和端口号，当成功与服务器连接以后，这样客户端和服务器就可以完成交互功能，实现网络测控。通过选择要测量的项目，表单将信息递交给服务器，服务器接收到请求后，解析请求并作相应处理，然后将处理结果返回给客户端，这样就完成一次处理过程。

4 结束语

嵌入式家电设备管理信息系统的研究己成为世界各国家庭智能化普及的热点，但是到目前为止尚无统一的标准。随着网络带宽不断增宽，家庭网络化的趋势将会越来越明显，家庭网关的发展会越来越快，需对家庭外部的网络和家庭内部的网络之间的协议进行研究。

摘要：嵌入式家电设备管理信息系统是集自动化、计算机、通信技术于一体的“3C”系统,它实现了家庭各种信息设备的集中控制、远程监控及各设备之间的信息交换和通信。该文对嵌入式家电设备管理信息系统进行了研究。

关键词：嵌入式,家庭网关,家电设备

参考文献

[1]袁俊杰,曹作良.基于Linux嵌入式系统开发平台的建立[J].天津理工大学学报,2006(3).