智控冰箱軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王子

摘 要：隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，智控系統(tǒng)在電器行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。智控冰箱實(shí)現(xiàn)了智能控制、遠(yuǎn)程控制以及自動(dòng)報(bào)警等功能。文章通過系統(tǒng)的剖析智控冰箱的性能等，提出智控冰箱軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體方案，以此設(shè)計(jì)性能更完善的智控操作系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智控冰箱；軟件系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；CGI；web服務(wù)器

中圖分類號(hào)：TM925.21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）21-0031-02

Abstract： With the continuous development of intelligent technology， intelligent control system has been widely used in the electrical industry. Intelligent control refrigerator realizes the functions of intelligent control， remote control and automatic alarm. Through the systematic analysis of the performance of the intelligent control refrigerator， this paper puts forward the concrete scheme of the software system design of the intelligent control refrigerator， so as to design the intelligent control operating system with more perfect performance.

Keywords： intelligent control refrigerator； software system； design； CGI； web； server

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，信息化程度的提高以及人們對(duì)于智能家電的需求，智能化仍將為家電產(chǎn)品的主要形態(tài)，智能家電依舊是家電行業(yè)未來的主要發(fā)展熱點(diǎn)?；跀?shù)字化、三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等應(yīng)用技術(shù)的智能家電將是信息消費(fèi)的中堅(jiān)力量。建立一套有效的智能冰箱控制系統(tǒng)，不僅方便家用電器的智能化管理，更能在很大程度上提高生活品質(zhì)，改善生活質(zhì)量。

1 智控冰箱的功能概述

智控冰箱是依托大數(shù)據(jù)技術(shù)、遠(yuǎn)程操作控制技術(shù)等對(duì)冰箱設(shè)備進(jìn)行控制的電器設(shè)備。通過嵌入式Linux系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制冰箱自動(dòng)監(jiān)測(cè)、維護(hù)、管理的功能。對(duì)硬件系統(tǒng)仿真，同時(shí)軟件功能能夠得到支持，通過硬件和軟件上的結(jié)合最終形成穩(wěn)定的智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用ARM核的MC9328MX1微處理器。MC9328MX1是Motorola公司基于ARM920T的龍珠（Dragon Ball）MX1處理器，MC9328MX1內(nèi)含ARM公司設(shè)計(jì)的16/32bit ARM920T微處理器內(nèi)核，此種微處理器具有體積小、功耗低的優(yōu)勢(shì)，尤其是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，使得此種微處理設(shè)備在現(xiàn)代智能領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

其主要包括智能查詢冰箱內(nèi)食物的基本信息；根據(jù)食材的不同自動(dòng)調(diào)控溫度；食材缺損時(shí)能夠給出相應(yīng)的溫馨提示；根據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間計(jì)算最大保存期限，當(dāng)食物發(fā)生變質(zhì)時(shí)能警告提醒；能夠連網(wǎng)上購買食材；根據(jù)冰箱內(nèi)現(xiàn)有食材做出對(duì)應(yīng)的食譜推薦；冰箱正常運(yùn)作的監(jiān)測(cè)與管理。

整個(gè)控制系統(tǒng)主要分為三大層面：應(yīng)用層、中間層、設(shè)備層。設(shè)備層主要是能夠?qū)崿F(xiàn)各類協(xié)議的轉(zhuǎn)換，同時(shí)又能夠驅(qū)動(dòng)中間層為暫時(shí)停滯的設(shè)備提供掛起。為了能使應(yīng)用層方便用戶需求開發(fā)，設(shè)備層還向應(yīng)用層提供了開放接口。采取這種結(jié)構(gòu)體系的目的在于既能實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)的控制，又能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制，在很大程度上提高了運(yùn)行速度和傳輸效率。在此基礎(chǔ)之上又搭建了一個(gè)Web服務(wù)器，在該服務(wù)器上能夠運(yùn)行CGI動(dòng)態(tài)頁面，當(dāng)用戶通過瀏覽器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訪問時(shí)能夠起到信息交互、數(shù)據(jù)交換的作用。它主要是以ARM+Linux操作系統(tǒng)為依托，在網(wǎng)絡(luò)和冰箱控制管理上進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳播。由于嵌入式Web技術(shù)具有良好的用戶界面、強(qiáng)大而又方便的近程與遠(yuǎn)程交互能力、一致的客戶端軟件，所以更能成為系統(tǒng)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的重要途徑和手段。嵌入式Web服務(wù)器在系統(tǒng)中起到的關(guān)鍵作用就是分析用戶請(qǐng)求，只有分析明確后才能對(duì)該請(qǐng)求做出相應(yīng)的處理，即調(diào)用出該請(qǐng)求相對(duì)應(yīng)的功能模塊，實(shí)現(xiàn)功能的操作，完成用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)冰箱的遠(yuǎn)程控制。

2 智控冰箱軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)是智控冰箱控制系統(tǒng)的核心，智控冰箱軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括：

2.1 Linux內(nèi)核的配置

（1）進(jìn)入linux內(nèi)核配置菜單：在linux內(nèi)核文件夾中點(diǎn)擊終端進(jìn)入：輸入make menuconfig后進(jìn)入。

（2）將配置文件范例加載到配置菜單中。點(diǎn)擊load an Alternate Configuration File進(jìn)入后輸入：config_mini2440_t35將針對(duì)開發(fā)板的linux配置例子導(dǎo)入，在其基礎(chǔ)上新建linux配置。

（3）版本配置：點(diǎn)擊General setup目錄下。xyd118是自己定義的版本號(hào)，名字是自己定義的，如果使用其它內(nèi)核編譯的驅(qū)動(dòng)，不能加載到該版本內(nèi)核中。驅(qū)動(dòng)的編譯必須依賴于內(nèi)核。自己定義的版本號(hào)為在linux內(nèi)核的版本號(hào)后加了一個(gè)自己定義的版本號(hào)。是linux內(nèi)核版本子集。

（4）設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序配置：點(diǎn)擊Device Drivers后按enter進(jìn)入菜單。配置Network device support：根據(jù)開發(fā)板支持的網(wǎng)絡(luò)而選擇（配置網(wǎng)卡）。不可以全選，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。點(diǎn)擊input device support：配置LCD屏的像素即點(diǎn)陣類型；鍵盤配置：選中keyboards后進(jìn)入選擇AT keyboard（標(biāo)準(zhǔn)鍵盤）；觸摸屏配置：Touchscreens；一定要選中input子系統(tǒng)，相當(dāng)于為所有輸入型驅(qū)動(dòng)提供了統(tǒng)一的接口。例如輸入一個(gè)鍵值，那么就可以調(diào)用該統(tǒng)一接口將該鍵值報(bào)告給內(nèi)核。至于在內(nèi)核中怎么處理，這個(gè)不用管。這些是有系統(tǒng)來完成的。配置字符設(shè)備：Character devices；配置IIC support：IIC上層協(xié)議；配置：SPI support（SPI主的上層協(xié)議、SPI底層驅(qū)動(dòng)）

（5）配置文件系統(tǒng)：File systems。文件系統(tǒng)里面：選擇NFS文件系統(tǒng)（如果通過網(wǎng)絡(luò)掛載文件系統(tǒng)就需要選中）。

（6）首先保存?zhèn)浞荩ㄝ斎朊?，備份以便下一次用類似的就可以直接在備份基礎(chǔ)上進(jìn)行配置，減少工作量），然后退出保存即可。

（7）make（將配置好的內(nèi)核編譯成zImage），根據(jù)電腦系統(tǒng)，一般需要10-30分鐘。如果編譯通過就會(huì)在：linux-2.6.32.2目錄下生成vmlinux文件（二進(jìn)制代碼），linux-2.6.32.2/arch/boot目錄下生成zImage。

（8）生成make uImage（編譯成u-boot也能識(shí)別的內(nèi)核，相當(dāng)在zImage前加了一個(gè)u-boot能夠識(shí)別的頭文件）。

首先將：U-boot-1.3.4/tools下的mkImage即制作uImage的工具copy到linux系統(tǒng)下的use/bin目錄下。然后敲make uImage如果編譯通過就會(huì)在：linux-2.6.32.2/arch/boot下面生成uImage。

（9）然后燒寫即可。通過jlink燒寫vivi到norflash：通過dnw下載工具軟件將vivi，內(nèi)核，根文件系統(tǒng)依次燒寫進(jìn)nandflash；開機(jī)即可運(yùn)行。（將led驅(qū)動(dòng)編譯進(jìn)內(nèi)核，重啟不丟失）

2.2 文件系統(tǒng)的制作

和Windows的C，D，E等盤符相似，Linux操作系統(tǒng)也可以將磁盤，F(xiàn)lash等存儲(chǔ)設(shè)備劃分為若干個(gè)區(qū)，在不同分區(qū)下存放不同類型的文件。比如Windows的C盤中就存放著啟動(dòng)系統(tǒng)所必須的一系列文件，而在Linux系統(tǒng)中，內(nèi)核映像文件（在嵌入式系統(tǒng)眾，內(nèi)核一般單獨(dú)存放在一個(gè)分區(qū)中），內(nèi)核啟動(dòng)后運(yùn)行的第一個(gè)程序，給用戶提供操作界面的shell程序，應(yīng)用程序所依賴的庫等。這些必需的基本的文件集合就被稱為根文件系統(tǒng)。它們都放在一個(gè)分區(qū)中，在系統(tǒng)啟動(dòng)后就會(huì)首先掛載這個(gè)分區(qū)，也就是掛載根文件系統(tǒng)。

（1）創(chuàng)建根目錄。在home目錄下創(chuàng)建/home/rootfs文件夾，用作新構(gòu)建的根文件系統(tǒng)的根目錄。

（2）構(gòu)建 /bin、 /sbin、 linuxrc：解壓并進(jìn)入busybox-1.16.1目錄，執(zhí)行以下代碼操作：

# make defconfig

# make menuconfig

Busybox Setting

Build Options

[*]Build BusyBox as a static binary （no shared libs） //靜態(tài)編譯busybox

指定交叉編譯器為：

（/usr/local/arm/4.3.2/bin/arm-linux-） Cross Compiler prefix

Installation Options

Don't use /usr

Busybox Library Tuning

[*]Username shell prompts

[*]Query cursor position from terminal

[*]Fancy shell prompts

編譯出的busybox的shell命令解釋器支持顯示當(dāng)前路徑及主機(jī)信息

保存退出

# make

# make install

在busybox目錄下有 _install目錄，里面有/bin /sbin linuxrc三個(gè)文件

3 測(cè)試結(jié)果

完成上述操作之后，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體測(cè)試，如果異常是與程序的執(zhí)行相同步的，則這往往是一種不當(dāng)?shù)牟僮鞯慕Y(jié)果。智控冰箱軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須要結(jié)合智控冰箱的性能，因此隨著智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)將成為智能電器設(shè)備發(fā)展的核心。

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