智能家居项目总结

       花了大概暑期两个月的时间做这个项目，其实也不是叫做，就是把师兄之前弄的东西再重新跑一遍，再完成的过程中学到很多新的东西，自己也有了一些优化，现在总结下。

     这个项目可以细分为四个模块：单片机（模拟家电）模块，zigbee模块，家庭网关模块，pc机上的网页制作模块。我先说下整个项目的运作机理，再细说下每个模块。Pc机上的网页是用户交互的界面，我以点亮单片机的led为例来说明项目的运作流程。比如说用户按下点亮led1灯按钮，网页就将该操作存储到FORM表单中，并通过网络提交请求到家庭网关的boa服务器，boa服务器得到请求后调用cgi，通过cgi程序的预先指定的协议，将该操作定位“1”（假设），之后cgi通过串口将“1”发给zigbee模块中的协调器，协调器收到“1”后再将数据通过zigbee网络发给终端节点，终端节点最后通过串口将“1”发给单片机（模拟家电）模块，单片机收到“1”后响应串口中断，就能使指定的灯亮或者灭。整个过程就是这样的，控制家电的流程都是这样，温度采集稍有不同，有一个双向通信的过程，这个我等下会在zigbee模块细讲的。好，我现在分模块讲实现的机理。

       （一）单片机模块：

        单片机用的是51单片机，用led1--led3来模拟不同位置的灯的亮灭情况，用步进电机来模拟窗帘的控制，好，我说下每个模拟家电的协议：0是用来指定灯全亮，1用来指定灯全灭，2，3，4分别用来指定led1--led3灯的亮灭情况，5用来指定窗帘的工作。具体的程序是串口中断程序，这一部分难度不大，程序写完后可以用pc机上的串口调试助手调试单片机程序是否正确。好，这部分就不细讲了。

        （二）zigbee模块

         这个模块是我花时间最多的，也是感觉最难的。之前没有学习zigbee的基础，先自己看了一些讲解的视频，感觉听的云里雾里，之后看了罗老师和师兄推荐的一本“黄皮书”（名字很长，我就不写了，书皮是黄色的），写的非常好，也很好懂，非常适合初学者看，看了一段时间后，就着手做了cc2530资料里的一些小的实验，重点做了书中的一些实验，对zigbee的通信协议有了初步的认识。谈谈这个项目中我对协调器和终端节点编程的一些认识吧：分两部分说，控制家电和采集温度。好，控制家电模块，首先是协调器编程，协调器编程主要是串口open，write和read函数，数据处理函数，数据发送函数。协调器首先是将串口数据读出后，消息处理函数通过osal_msg_receive函数从消息队列中接收消息，接收到的消息处理完后再将消息所占据的存储空间释放掉，重新接收新来的消息。接收完消息后，协调器再通过发送函数sendthemessage将数据发送到终端节点，同样，终端节点也有消息处理函数，通过消息处理函数将接收到的消息放到寄存器recvbuf中，再终端节点通过memcmp函数将recvbuf中的数据和预先指定好的协议比较而做出不同的反应，串口write函数再将终端的值写入到单片机，控制不同的家电的亮灭。这个是控制家电部分。我再来说说温度采集过程，因为温度采集是个双向的过程，是首先协调器通过网关收到6-8（我是用6，7，8来指定不用地方的温度采集）中的任何一个数据后，将数据发给终端节点，终端节点也是通过一个比对函数memcmp来判断是采集哪个地方的温度值，终端节点将温度值采集完打包后，发给协调器，协调器将温度信息再发给上一级。好，这里我要说下温度采集函数，我们知道cc2530本身自带了温度传感器，这里我们需要定义一个结构体来存放温度数据信息，我使用四个字节长度来储存温度信息，数据头是T或W或R来代表不同位置，中间两个字节来储存温度值，数据尾是C。

     （三）家庭网关模块

       网关是协议转换器，用来连接不同的层，家庭网关模块主要是boa服务器的搭建，sqlite数据库的建立和cgi程序。先说下boa服务器，boa服务器是一个小巧高效的web服务器，运行于linux下，同时支持cgi，但是boa只能依次完成用户的请求，而不会fork出新的进程来处理并发连接请求，我自己试验了一下，在pc机上和手机上同时操纵模拟家电，没有任何响应。Boa服务器的移植比较简单，有固定的步骤，把编译的boa文件下到开发板上后boa服务器的搭建就算完成了。第二个就是数据库sqlite的建立，这个网上也有移植的教程，就不说了（数据库部分是这个项目中我最模糊的一个模块，主要不知道数据库是如何存储和查找数据的，后面有时间会好好学习下的）。最后一个就是cgi程序了，也是这个家庭网关的重中之重。 CGI是Web服务器主机提供信息服务的标准接口。通过CGI接口，Web服务器就能够获取客户端提交的信息，转交给服务器端的CGI程序进行处理，最后返回结果给客户端。组成CGI通信系统的是两部分：一部分是html页面，就是在用户端浏览器上显示的页面，另一部分则是运行在服务器上的cgi程序，它们的通信方式如图：

        cgi存放环境变量有两种方式，post方法和get方法，如果采用POST方法，那么客户端来的用户数据将存放在CGI进程的标准输入中，同时将用户数据的长度赋予环境变量中的CONTENT_LENGTH。该类型记录在环境变量CONTENT_TYPE中，CGI程序应该检查该变量的值。如果采用get方法，CGI程序无法直接从服务器的标准输入中获取数据，因为服务器把它从标准输入接收到得数据编码到环境变量QUERY_STRING（或PATH_INFO），采用GET方法提交HTML表单数据的时候，客户机将把这些数据附加到由ACTION标记命名的URL的末尾，用一个包括把经过URL编码后的信息与CGI程序的名字分开。我用的是get方法，所以在我提交表单的时候动态信息会附加在url的末尾，如：/cgi-bin/led.cgi?led1=on（我是操作灯的亮，其他的也是依次类推。

  （四）网页制作模块

        网页制作主要是参考html语言编写规范，前面的一些基本的设计框架方法我就不细说了，我主要说下html表单，因为这个是和cgi程序紧密联系起来的，决定这用户的每次操作都能够有所响应。Html表单（Form）主要用于采集和提交用户的操作信息，比如说用户在网页界面点击了查询卧室温度按钮，对应的html语言就是name=temp1 value=on，之后就把temp1=on这个字符串存入到表单Form中，cgi程序通过get函数读取出Form表单里的temp1=on后，通过一个strcmp比对函数后执行向串口写入6，zigbee收到6后将温度值返回给cgi，cgi再通过一个printf函数将温度值打印到网页中，这个就是表单的功能

        这四个模块是这个项目的关键，好，现在我说下在使用的过程中需要优化的地方的吧。（1）协议制定的不严谨，会出现消息发送错误的情况 。（2）网页制作的不美观，都是文字，没有图片，而且显示的温度值有时候会出现乱码的情况。（3）能不能用继电器代替单片机的led灯，使模拟更真实。（4）可以加上其他的一些模块，比如说摄像头监控（这个现在已经能够实现），播放音乐，还有后续的智能开关模块。还有一些问题后续再继续补充。