智能家居项目

总述：
    在互联网迅猛发展的今天，我们不再是需要家中有人才能控制家中的一些设备的运作情况了，我们可以借助网络来帮助我们远程控制家中的一些设备。例如：突然有紧急情况出门，想起走的时候窗户没关上，这时候不需要你再返回家中关窗户，而是拿起手机，保证手机的网络是畅通的就可以实现关窗户，真正的实现了智能化地控制家中的设备。
    下面再说说智能家居实现的效果和每部分模型完成的功能。
    首先智能家居项目实现的效果：用手机或者是平板可以控制家中设备的运行状态，如开灯关灯、开门关门和空调的开关等；也可以获取家中环境的信息，如温度、湿度和光照等；将这些信息显示到手机上。
     项目主要分为四个模块：APP模块、服务器模块、ZigBee模块、M0模块
    ①APP模块（手机或者平板）：主要的功能是用于与用户之间的交互，界面的跳转及信息的显示。将用户的操作按照一定的通信协议发送给服务器，接收服务器的回馈信息，完成相应的界面跳转和界面的信息显示。
    ②服务器模块（A9开发板）：主要的功能有：用户注册信息的保存、用户登录检测、修改密码和忘记密码，将用户对硬件操作的信息发送给ZigBee模块，获取ZigBee模块的反馈信息。
    ③ZigBee模块：实现无线传输，将服务器的数据包发送给M0模块，接收到M0模块的反馈信息。
    ④M0模块：对ZigBee发送过来的包做解析，判断出对哪个硬件实现什么样的操作，完成对硬件的相关操作后，给ZigBee发送反馈信息数据包。

下面分别对各个模块的详细实现做简单介绍：
一、APP模块
    APP模块最终能实现的功能包括账户注册、登录、赢家控制，远端信息的实时获取等，在编写这个客户端的时候，我首先基于基本MVC的开发框架对自己的项目框架进行了构思，并且结合项目的功能需求展开了代码的编写。
    我的Module模块使用的是QT自带的数据库接口QSqlDatabase实现的。中间的Control主要用于接收完数据之后的解析逻辑等；View当然是用QWidget和QGraphicsView的框架来搭建UI效果；能够实现远端控制，服务器信息获取与显示，本地数据库和服务器实时同步等功能；对于网络不稳定，数据包丢包问题等，我也设置相应的心跳包检测，断线重连等功能。
    当然，为了我们的客户能够使用方便，我们该APP进行了Android项目的移植，值得一提的是，我们并没有真正使用Android语言对项目进行重写，而是通过QT可跨平台的特点，进行来电QT for Android的移植工作，运行功能正常，流畅。当然，这么多功能的整合不可避免的使我的程序有一些bug的出现，特别涉及到不同位制、不同大小端模式的电脑之间传递信息可能出现数据乱码的问题，当时采用的解决措施尽量使用通用数据包的形式传输数据，如JSON数据包。

二、服务器模块
    智能家居的服务端程序主要完成两部分的功能：
    第一部分完成和客户端APP进行网络通信。主要完成的功能有：
        ①接收用户注册的信息，并将用户注册的信息存放到数据库中
        ②接收用户登录的信息，并且验证用户名和密码是否正确
        ③接收修改用户信息的请求，并将修改后的信息存放到数据中
        ④接收用户对家里电器设备控制以及获取家里环境信息的请求
    第二部分完成通过对ZigBee和家里电器以及环境信息的采集传感器设备进行通信。主要完成的功能有：
        ①根据客户的请求，通过ZigBee向家电设备发送的打开和关闭命令
        ②根据客户端的请求，通过ZigBee向环境信息采集的传感器设备发送获取温湿度信息的命令      
    为了让两部分功能独立运行，在服务器端程序设计的时候，使用了多进程的思想。
    第一部分功能由父进程完成，第二部分功能由子进程完成。为了让服务器端能同时响应多个客户端的需求，使用select函数实现了并发服务器架构。为了让服务器端能快速响应客户端请求，使用了线程池机制。每个客户端的每一个请求到服务器端之后，都会有单独的子线程处理它的请求。

三、数据采集终端模块
    这个其实就是终端数据采集与硬件反馈的模块，这个模块使用的是ARM系列Cortex-M0芯片，在这个芯片的基础之上，分别外接了以下几个设备，有温度、湿度、光照、三轴传感器与RFID射频模块，还有风扇、LED、蜂鸣器、OLED硬件。同时集成了RS485、CAN总线。在这个项目中，使用到了温度、湿度、光照、三轴传感器获取当前的环境信息，发送到ZigBee的节点；还有就是从ZigBee节点接收命令控制风扇、LED、蜂鸣器等来模拟家中的电器设备。在这个模块中使用了ARM开发的一些流程，如配置寄存器让硬件工作。一些总线设备的使用，如SPI、I2C。还有中断的机制和定时器的使用，在本项目中启用了一个32位的定时器来做延时操作。

四、短距离信息传输模块
    这个模块主要实现的是数据的透传工作，一个ZigBee节点接收服务器的消息无线转发到ZigBee的另外一个节点上，另外一个节点把数据发送给终端设备，完成操作。同时也可以反过来，是终端设备的环境信息。我使用的是CC2530的单片机。它是一款完全兼容8051的内核，同时支持IEEE 802.15.4协议的无线射频的单片机。这个项目主要是使用ZigBee提供的协议栈来进行开发。使用了其中的函数接口完成项目需求的应用程序。