数字家庭遥控器的研究开发

    3.2.1  Redboot

    Redboot是一个专门为嵌入式系统定制的开发工具，是嵌入式操作系统eCos的一个最小版本。Redboot集Bootloader、调试、Flash烧写于一体，支持串口、网络下载、执行嵌入式应用程序等功能。把编译好的Redboot映像烧写到物理地址为0x00的NOR Flash上，这样Redboot就是系统上电后第一个运行的程序。然后利用Redboot来引导Linux操作系统。
 

    Redboot建立在eCos的硬件抽象层（HAL）和设备驱动程序的基础上。硬件抽象层对处理器结构和系统硬件平台进行抽象，当需要将Redboot移植到一个新的平台只需对底层的硬件抽象层（HAL）进行修改。移植Redboot到遥控器的步骤如图4所示。
 

    3.2.2  ARM-Linux

    数字家庭遥控器要为用户提供智能家庭控制、影音娱乐等功能。要实现这些功能，多任务、网络协议、文件系统、出色的GUI都是不可缺少的。选用操作系统可以简化系统的开发难度，并使开发具有更好的可扩展性和可移植性。数字家庭遥控器选用了Linux作为操作系统，ARM-Linux是打了ARM补丁的Linux操作系统。在设备驱动的支持下，Linux管理了系统硬件并向上层提供了一个统一的，硬件不可见的应用程序接口。
 

    选用2.4.19版本的标准Linux内核并打上了针对PXA255处理器的补丁diff-2.4.19-rmk7-pxa2.gz。将Linux移植到遥控器平台上的流程如图5所示。移植的一个重要工作是为液晶屏、音频模块、CF卡插槽、Zigbee模块、红外模块等外设编写驱动。移植的最后要为Linux启动建立初始化RAM盘映像（initrd），initrd里包含了必要的设备文件、链接库、启动脚本、busybox工具等。

         
   

 图4  Redboot移植流程图  
 

图5  Linux板级移植流程图
 

    3.2.3  MiniGUI

    遥控器采用MiniGUI作为图形用户界面系统。MiniGUI是我国国内自主开发、比较成熟的一个图形用户界面系统，面向基于Linux 的嵌入式系统，采用微客户端/ 服务器模式来提供对多进程的支持，集成了多字体和多字符集。MiniGUI采用分层设计的层次结构，修改最底层的GAL（图形抽象层）和IAL（输入抽象层）将MiniGUI移植到遥控器平台上。
 

    基于MiniGUI编写了服务器程序mginit和遥控器的主界面程序。按下主界面上的按键就可以调用相应的应用程序，如E-Home系统控制、视频播放等。
 

    3.2.4  应用程序

    为遥控器编写应用程序实现丰富的数字家庭功能。数字家庭遥控器具有以下功能：
 

    1. 家庭控制网络系统控制功能

    为遥控器编写了基于MiniGUI的E-Home家庭网络控制程序，实现了遥控器对E-Home系统的即插即用控制[3] [4]。当E-Home网络上新添加设备或者删除设备时，遥控器能够自动更新配置文件并得到新设备的控制方法，用户可以通过图形液晶显示方便的查询和控制新设备。对于普通的电视、空调等非智能设备，数字家庭遥控器可以学习并保存他们的遥控码，并利用HSDL-3020红外收发器提供的940nm红外发射端口对这些普通家电进行控制。此外遥控器还具有联入并控制ZigBee网络的能力。
 

    2. 媒体娱乐功能

    编写了推箱子、扫雷等几个基于MiniGUI的图形游戏，证明了遥控器可以实现美观的图形界面。另外移植了开源的视频播放软件mplayer到遥控器上，实现了音视频播放功能。通过实验数字家庭遥控器可以很流畅的解码并播放20帧/秒、240x320像素、MPGE4编码的视频文件和15帧/秒、240x320像素、H.264编码的视频，具有较强的多媒体功能。
 

    3. 网络通信功能

    通过CF扩展卡为遥控器扩展了以太网功能，并利用Ftp服务实现了文件的上传与下载。利用基于MiniGUI的mSpider嵌入式浏览器、FlashPlayer等开源软件，还可以实现网页浏览、Flash动画播放等。除此之外，遥控器可以利用USB接口或者IrDA红外通信端口与PC机通讯并交换数据。
 

    4  结束语

    数字家庭具有广泛的发展前景，现在市面上还没有成熟的数字家庭遥控器产品。本文提出的数字家庭遥控器功能丰富，能实现对E-Home家庭网络、ZigBee家庭网络、普通家用电器的控制。同时该遥控器具有较强的媒体娱乐功能和网络通信功能，可以给家庭用户带来全新的感受。经过系统运行实验，数字家庭遥控器非常适合未来数字家庭的应用。
 

    本文作者创新点: 现有的家庭网络遥控器只能实现对某一种特定家庭控制网络的控制，功能单一，而且不具备未来数字家庭必需的多媒体能力。本文提出的数字家庭遥控器能同时实现对E-Home、ZigBee两种流行的家庭控制网络的控制，而且能够控制没有联入家庭网络的普通家电，还可以实现媒体娱乐、互联网通信等功能。本文给出了该遥控器的具体软硬件实现方法，对今后数字家庭遥控器的研究与开发具有很好的指导意义。
 

    参考文献

    [1]      “数字家庭”产业发展研究报告. 北京：诺达咨询，2005
 

    [2]      杨士元. E-Home在中国. 工程设计CAD与智能建筑，2000，（11）：80~84
 

    [3]      林丽华，杨士元，叶朝辉，徐海. 即插即用家庭网络遥控器的研究与开发[J]. 微计算机信息，2006, 12-1: 1-4.
 

    [4]      Zhaohui Ye，Yindong Ji， Shiyuan Yang. Home Automation Network Supporting Plug-and-Play [J]. IEEE Transaction on Consumer Electronics, Feb. 2004, 50(2): 173-179.