基于ARM和电力载波的智能家居设计

　　以嵌入式ARM Cortex-M3为核心，结合电力载波技术和自学习红外技术，设计了一套智能家居系统。该系统通过电力线实现信号传输，嵌入式系统进行信号分析与处理。同时内嵌Web-services，接入Internet网，实现远程PC端、手机端的控制。

　　引言

　　一般智能家居系统从组网上来看都可以分为外部网、内部网、和网关三部分。而本文着重研究的是智能家居系统内部网的通信网络的组成与应用。相对于目前的智能家居系统组网技术，使用电力载波技术，可以使现有的家庭电力线成为通信信道，避免了使用传统繁琐的布线过程，同时也适合对老房智能家居改造的需求。相对于ZigBee无线通信技术，在同样方便快捷的基础上，电力载波的扩展性更好，可靠性更高，抗干扰能力较好，同时由于电力线布于墙内，硬件相对更安全，不易损坏。

　　系统总体结构

　　系统网络组成

　　家居系统的网络结构可以分为3个部分：电力线网络、嵌入式系统、因特网。电力线网络作为内网的信道，主要用于嵌入式系统与各个节点的交互通信。

　　电力线载波通信(Power Line Communication)是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行传输的技术。目前，世界上最大的有线网络是电力线网络，利用电力线网络有以下优势：

　　1)充分利用电力线网络资源，从而有效进行资源整合，符合整体发展趋势，节约资源。

　　2)通过电力载波技术，可以减少或去除繁琐的布线过程，尤其是在对老式住宅的智能化改造的过程中，节约大量材料和人力成本，即插即用，永不掉线。

　　3)相对于ZigBee等无线技术，电力线载波通信技术不会对周围家用电器产生干扰。

　　低压电力载波技术也有传输速率低，传输距离不远以及信息量较少等缺陷，但是由于家庭内部使用范围小，家居系统控制命令简单等原因，非常适合智能家居中使用。嵌入式系统以基于ARM Cortex-M3的STM32处理模块为控制核心，负责对各类数据的运算和人机交互界面(GUI)的处理，是整个系统的核心部件。嵌入式系统通过网关与外部Internet网相连，遵循TCP/IP协议，为用户提供了远程PC端或手机端的控制方式。家居系统的网络结构图如图1所示。