基于Windows IoT的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

單正翔

【摘 要】本文介紹了一種新型的基于Windows IoT的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用Windows IoT作為系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，將其運(yùn)行在以開發(fā)板為基礎(chǔ)的硬件平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)。利用服務(wù)器作為服務(wù)端連接控制端和受控端，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居的控制。在系統(tǒng)的軟件部分，通過(guò)編寫在Windows IoT上運(yùn)行的程序來(lái)控制智能家居。

【關(guān)鍵詞】WindowsIoT；物聯(lián)網(wǎng)；智能家居

0 引言

隨著微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，智能家居正逐漸成為人們生活中必不可少的一部分。智能家居能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和傳感控制技術(shù)與家庭生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)統(tǒng)籌管理，使家居生活可以更加舒適和方便。目前智能家居是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要研究方向，有著非常優(yōu)秀的發(fā)展前景。

Windows IoT是微軟公司推出的一種嵌入式系統(tǒng)。它包含企業(yè)版（IoT Enterprise），移動(dòng)版（IoT Mobile Enterprise）和核心版（IoT Core）。其中核心版本可以用于低內(nèi)存和存儲(chǔ)空間的小型設(shè)備，目前開發(fā)者可以免費(fèi)使用。Windows IoT通過(guò)為智能設(shè)備提供智能化的物聯(lián)網(wǎng)的解決方案，簡(jiǎn)化了物聯(lián)網(wǎng)。Windows IoT能將Windows的各種功能帶到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。包括更新設(shè)備，使用強(qiáng)大的工具保護(hù)和管理這些設(shè)備，并將設(shè)備連接到云，并且適用于各種協(xié)議和平臺(tái)。

當(dāng)今時(shí)代，智能手機(jī)，平板電腦以及路由器等智能設(shè)備的普及給了智能家居的發(fā)展提供了各種可能性。本文將利用Windows IoT設(shè)計(jì)一種智能家居系統(tǒng)，使人們?cè)谌粘Ｉ钪锌梢苑浅７奖愕姆绞竭M(jìn)行多成員、遠(yuǎn)程和實(shí)時(shí)的智能家居體驗(yàn)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由三部分組成，包括受控端、服務(wù)端以及控制端。其中受控端由受控器和家居設(shè)備兩部分組成。本系統(tǒng)的控制端與受控端通過(guò)服務(wù)端而連接。

1.1 控制端

控制端可以是智能手機(jī)、平板電腦或者其他各種智能設(shè)備。智能手機(jī)和平板電腦通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與服務(wù)端的連接，并且通過(guò)客戶端通過(guò)Web層面對(duì)服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)和添加命令。

1.2 服務(wù)端

服務(wù)端采用云計(jì)算技術(shù)，是受控端和控制端之間的橋梁。它可以把控制端的命令和數(shù)據(jù)傳送給受控端，從而實(shí)現(xiàn)控制端對(duì)受控端的控制，以及對(duì)受控端數(shù)據(jù)的發(fā)送。

1.3 受控端

受控端包含受控器和家居設(shè)備兩部分。受控器中安裝Windows 10 IoT Core系統(tǒng)，并與家具設(shè)備連接。家具設(shè)備可以是各種家用電器。Windows 10 IoT Core可以運(yùn)行在多款物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)板中。在本設(shè)計(jì)中，以樹莓派3（Raspberry Pi 3）為受控器，來(lái)控制燈的開關(guān)。

2 Windows IoT的安裝

2.1 下載工具

在電腦上下載Windows 10 IoT Core的安裝工具，工具可以在微軟的官方網(wǎng)站上下載到。

2.2 安裝系統(tǒng)

打開Windows 10 IoT Core的安裝工具，將SD卡插入電腦，點(diǎn)擊安裝新設(shè)備，從下拉列表中選擇樹莓派3。輸入要連接的設(shè)備名稱和密碼。然后點(diǎn)擊安裝，此時(shí)會(huì)彈出一個(gè)顯示進(jìn)度的窗口。這一步可能需要幾分鐘，具體時(shí)間取決于SD卡的速度如何。

安裝完成后，就可以把SD卡插入樹莓派3并且運(yùn)行了。

2.3 連接開發(fā)板至互聯(lián)網(wǎng)

進(jìn)入“我的設(shè)備”，找到開發(fā)板的名稱，然后單擊“配置設(shè)備”。樹莓派3本身帶有WiFi適配器，可以直接連接至WiFi網(wǎng)絡(luò)。

2.4 配置開發(fā)板

進(jìn)入“我的設(shè)備”，在列表中選擇開發(fā)板，可以進(jìn)行其它的各種設(shè)置。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在軟件設(shè)計(jì)之前，需要配置服務(wù)器。本系統(tǒng)需要建立兩個(gè)程序。一個(gè)程序在開發(fā)板上運(yùn)行，接受服務(wù)器發(fā)來(lái)的信息并且控制燈的開關(guān)，完成信號(hào)收發(fā)的功能。另外一個(gè)是發(fā)送信號(hào)的程序。

Windows IoT可以使用Visual Studio Community 2015進(jìn)行軟件開發(fā)。建立一個(gè)UWP工程，選擇“Windows IoT Extensions for the UWP”。

首先定義連接燈的GPIO控制器和PIN，然后配置服務(wù)器的屬性，構(gòu)造函數(shù)中，啟動(dòng)GPIO控制器和連接燈的PIN。

4 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)過(guò)各種充分的實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)工作非常穩(wěn)定。點(diǎn)擊開關(guān)按鈕，燈隨著按鈕的開關(guān)點(diǎn)亮。

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種基于Windows IoT的智能家居系統(tǒng)，其中介紹了系統(tǒng)的整體框架和軟件的設(shè)計(jì)。相對(duì)于其他智能家居系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，本系統(tǒng)可以降低系統(tǒng)的操作難度、降低了用戶的成本，而且實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)間的簡(jiǎn)單操作。采用基于Windows IoT的智能家居系統(tǒng)， 不僅可以實(shí)現(xiàn)各種功能，開發(fā)還相對(duì)簡(jiǎn)單，使得智能家居的發(fā)展更加平民化。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]