智能家居控制APP的開發(fā)

占華林，薛志強(qiáng)，阮修湘

（江西科技師范大學(xué)，江西南昌，330013）

智能家居控制APP的開發(fā)

占華林，薛志強(qiáng)，阮修湘

（江西科技師范大學(xué)，江西南昌，330013）

隨著現(xiàn)代科技和信息化的發(fā)展，高科技不斷融入百姓生活，智能家居控制APP也得益于移動(dòng)設(shè)備的不斷強(qiáng)化發(fā)展，而越來越普及。本文基于嵌入式平臺(tái)STM32和Android操作系統(tǒng)進(jìn)行ESP8266無線方式的智能家居控制APP的開發(fā)，集成了嵌入式技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、程序設(shè)計(jì)等信息化技術(shù)，為居家用戶帶來安保無憂、快速便捷、暢爽舒適的生活環(huán)境。

嵌入式；Android；ESP8266；智能家居；APP開發(fā)

0 引言

隨著4G和移動(dòng)互聯(lián)設(shè)備的高速發(fā)展，高科技不斷融入百姓生活，我們在隨時(shí)隨地都在使用移動(dòng)互聯(lián)設(shè)備與人通信、與人溝通、與人交流，為我們的工作生活提供極大的便利，效率得到明顯提高。智能家居控制APP開發(fā)受益于移動(dòng)設(shè)備的高速發(fā)展而得到廣泛推廣與應(yīng)用，在家中隨時(shí)使用便于隨身攜帶的移動(dòng)設(shè)備去操作控制家庭用具。

本設(shè)計(jì)將是收集以往依靠眾多遙控器控制的作用于一部人人都會(huì)有的移動(dòng)設(shè)備上，并且在其移動(dòng)設(shè)備上開發(fā)出APP軟件實(shí)現(xiàn)控制。為了證實(shí)研究，本設(shè)計(jì)使用控制電燈開關(guān)與亮度來說明控制功能的實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在確定了開發(fā)體系的需求之后，對系統(tǒng)整體方案進(jìn)行充分研究論證，決定采用STM32單片機(jī)構(gòu)成的最小系統(tǒng)和串口wifi模塊ESP8266等構(gòu)成的系統(tǒng)組成，在智能手機(jī)上開發(fā)智能家居控制APP。其方案圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)方案圖

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)

STM32系列單片機(jī)是一款低成本、低功耗、高性能、高效率嵌入式處理器，內(nèi)含ARM Cortex-M3內(nèi)核，有增強(qiáng)型103類、基本型101類、105類、以及互聯(lián)型107類。本設(shè)計(jì)使用STM32F103“增強(qiáng)型”，其最小系統(tǒng)原理圖如圖2所示。其時(shí)鐘頻率最大能到72MHz、內(nèi)含32K到128K的FLASH且有自執(zhí)行程序的功能、功耗僅為36mA、成本低于16位但性能高于16位的處理器，在目前已研發(fā)的32位處理器是功耗最小的。

2.2 串口WiFi模塊ESP8266

本設(shè)計(jì)使用移動(dòng)終端無線方式控制智能家居，所以采用新一代嵌入式WiFi模塊ESP8266，具有體積更小功耗更低的優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)置UART接口，方便與STM32處理器相連，內(nèi)置串口wifi模塊且遵循TCP/IP協(xié)議棧和IEEE802.11協(xié)議棧，方便與WIFI、Ethernet設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的目的：串口設(shè)備能夠更便捷地使用串口WiFi模塊連接WIFI，在不變動(dòng)任何配置的時(shí)候，傳統(tǒng)串口設(shè)備仍能經(jīng)因特網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。即實(shí)現(xiàn)了STM32處理器與移動(dòng)終端無線互聯(lián)互通。

3 軟件程序設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)涉及的主要內(nèi)容APP開發(fā)，現(xiàn)在主流開發(fā)模式是基于移動(dòng)平臺(tái)Android操作系統(tǒng)上采用Java語言編寫軟件程序，該方案設(shè)計(jì)簡潔、界面友好、使用方面。移動(dòng)平臺(tái)可以選用Android智能手機(jī)或平板。

圖2 STM32F103增強(qiáng)型最小系統(tǒng)

3.1 Android操作系統(tǒng)簡述

Android是以C語言編寫的Linux操作系統(tǒng)與C++語言為基礎(chǔ)的Java語言開發(fā)界面的免費(fèi)開源系統(tǒng)，在移動(dòng)終端設(shè)備中廣泛使用，尤其是智能手機(jī)，由谷歌和OHA（Open Handset Alliance,簡稱:OHA）開發(fā)。Android操作系統(tǒng)由三部分構(gòu)成，最底層Linux內(nèi)核、中間層Library庫與Virtual Machine、最頂層APP應(yīng)用軟件。最底層Linux內(nèi)核采用C語言編寫，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的功能（主要管理STM32的硬件資源）；中間層Library庫與Virtual Machine采用C或C++語言編寫，為上層應(yīng)用軟件提供庫的支持；最頂層APP應(yīng)用軟件采用Java語言編寫，根據(jù)行業(yè)應(yīng)用，各機(jī)構(gòu)自主研發(fā)各類型的APP軟件，涵蓋通話、短信、畫圖、辦公等常用APP軟件。

3.2 移動(dòng)設(shè)備終端設(shè)計(jì)流程

本設(shè)計(jì)以控制燈泡的開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)為例，對移動(dòng)設(shè)備端運(yùn)行流程設(shè)計(jì)作出說明。其流程：首先在移動(dòng)設(shè)備上打開實(shí)現(xiàn)智能家居控制APP，立即出現(xiàn)初始化界面，STM32系統(tǒng)完成初始化功能之后執(zhí)行下一項(xiàng)指令；監(jiān)聽連接按鈕是否按下進(jìn)行ESP8266連接，如果連接失敗返回上一級(jí)監(jiān)聽連接按鈕是否按下循環(huán)。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與結(jié)論

由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展和運(yùn)用，智能家居也越來越走尋常百姓家。本設(shè)計(jì)基于Android 操作系統(tǒng)開發(fā)出智能家居控制APP并通過STM32單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對智能家居的無線控制，以控制燈泡為例制作出實(shí)物，如圖8所示，實(shí)現(xiàn)了預(yù)訂的功能。后續(xù)工作，可以在智能家居的使用范圍進(jìn)行功能的拓展。

[1]高小平.中國智能家居的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].低壓電器,2005,(4):18-21.

[2]李曉珊.蘋果 IOS、谷歌 Android、微軟 Windows phone 三大移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)策略比較研究[J].中國廣播,2013,(5):34-39.

[3]楊蕙馨.網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)鋇視角下技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的競爭性擴(kuò)散——來自iOS與Android之爭的實(shí)證研究[J].中國工業(yè)經(jīng)濟(jì),2014.

Smart home control APP development

Zhan Hualin, Xue Zhiqiang,Ruan Xiuxiang
（Jiangxi Science and Technology Normal University,Nanchang Jiangxi,330013）

With the development of modern technology and information,high-tech blends into ordinary people’s life constantly.The smarthome control application become increasingly popular that benifit from mobile devices which get a continuous reinforcement.The article is about developing smarthome control which combines the wireless way ESP8266 ,by means of embedded platform STM32 and Android operating system.Beyond that,the app integrates Embedded technology, Internet of things technology, programming and other information for the users,it can provide a safe,quick and convenient environment as well as comfortable.

embedded;Android;ESP8266;Smart home;APP development