智能家居系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)

對(duì)于廣泛的中國(guó)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)是一次重大的機(jī)遇。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展及家庭人口結(jié)構(gòu)的變化，人們對(duì)生活工作環(huán)境的安全狀況、舒適條件及便捷程度的要求越來(lái)越高?，F(xiàn)有的智能家居已經(jīng)很難達(dá)到大眾對(duì)住所環(huán)境的信息自動(dòng)化程度和便捷性的要求，智能家居是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)全新領(lǐng)域。因此，如何研究設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠滿足現(xiàn)代人們生活需求的智能家居系統(tǒng)是目前一個(gè)研究的熱點(diǎn)。

因?yàn)橹悄芗揖酉到y(tǒng)的存在，當(dāng)用戶外出時(shí)，能夠通過(guò)手機(jī)、電腦等終端設(shè)備得到家居環(huán)境的信息，并能對(duì)家居設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制。例如，家庭主人可以在上下班的路上利用手機(jī)通過(guò)短信息的方式打開(kāi)或關(guān)閉臥室的空調(diào)以及衛(wèi)生間的熱水器，這樣回家時(shí)就有一個(gè)舒適的環(huán)境；用戶進(jìn)入家門時(shí)，解除門禁報(bào)警監(jiān)測(cè)、可以通過(guò)智能家居控制器打開(kāi)、關(guān)閉窗簾，打開(kāi)臥室照明燈，或者睡覺(jué)前把家居環(huán)境調(diào)整為睡眠模式。最先進(jìn)的智能家庭技術(shù)應(yīng)該包含較新的計(jì)算機(jī)通信、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、及嵌入式系統(tǒng)等技術(shù)。它能將家庭照明系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)及家電控制系統(tǒng)融合在一起。這也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域的意義。

基于藍(lán)牙的智能家居控制系統(tǒng)融合了多種先進(jìn)的信息技術(shù)，本文將分別從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、藍(lán)牙通信技術(shù)及嵌入式系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)幾個(gè)方面對(duì)智能家居控制系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行了研究和分析。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)近年來(lái)提出的概念，是一種物體之間相互連接互聯(lián)網(wǎng)，一般指通過(guò)傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)等信息傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)的采集獲取物體的光、熱、聲、位置等數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)各種方式把物體接入到互聯(lián)網(wǎng)中，以實(shí)現(xiàn)物體間的信息交互的目的，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的感知、監(jiān)控和管理等目標(biāo)的一種網(wǎng)絡(luò)。其中涉及到的技術(shù)包括感知技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、信息安全技術(shù)等。

1.1傳感技術(shù)

(1)傳感器

傳感器技術(shù)與傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)獲得信息數(shù)據(jù)的基本技術(shù)手段，是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本單元。傳感器能把某種形式的能量轉(zhuǎn)化成一種需要形式的能量，通常是將監(jiān)測(cè)目標(biāo)的某個(gè)狀態(tài)信息通過(guò)一系列的處理，使之成為可以測(cè)量使用的電學(xué)量，之后將此電學(xué)量提取出來(lái)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并發(fā)送到傳感器系統(tǒng)中。利用這些信息數(shù)據(jù)，傳感器系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)相結(jié)合成自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的自動(dòng)化控制。系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為核心，用戶可以通過(guò)計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。圖2-1給出了自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的組成和數(shù)據(jù)信息的傳遞過(guò)程。其中監(jiān)測(cè)對(duì)象、傳感器、數(shù)據(jù)采集通道與數(shù)據(jù)顯示與處理模塊組成了傳感系統(tǒng)。

根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的物理屬性不同，傳感器的分類有很多。智能家居系統(tǒng)中用到的傳感器主要有溫度傳感器、濕度傳感器、光強(qiáng)傳感器、紅外傳感器、煙感傳感器、門磁感應(yīng)器等。

(2)傳感網(wǎng)絡(luò)

傳感器是傳感網(wǎng)絡(luò)的組成要素之一，傳感器采集的感知對(duì)象的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)傳送給監(jiān)測(cè)者。傳感網(wǎng)絡(luò)能夠把邏輯信息及現(xiàn)實(shí)中的物體的物理屬性聯(lián)系在一起。這樣，我們就可以利用信息技術(shù)手段去感知世界，同時(shí)傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)功能也得到了豐富和擴(kuò)展。

傳感網(wǎng)絡(luò)一般由傳感器節(jié)點(diǎn)、管理節(jié)點(diǎn)以及匯集點(diǎn)三個(gè)部分組成。圖2-2展示了傳感網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)。在被測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)隨機(jī)部署足夠的傳感器節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)能夠自組織的方式構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)。被測(cè)對(duì)象的信息數(shù)據(jù)通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)沿著其它傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳遞，經(jīng)過(guò)一系列的多跳后傳送到匯集節(jié)點(diǎn)，之后通過(guò)GPS或Internet傳遞至傳感網(wǎng)絡(luò)的管理節(jié)點(diǎn)。最后，我們能夠通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人為的管理及配置，同時(shí)可以收集信息數(shù)據(jù)并實(shí)施監(jiān)測(cè)。

其中，傳感器節(jié)點(diǎn)一般可分為四部分，它們是：電源供應(yīng)模塊、傳感器模塊、處理器模塊和通信模塊，其結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的電源都依靠電源供應(yīng)模塊；傳感器模塊主要功能是實(shí)現(xiàn)被測(cè)目標(biāo)的信息數(shù)據(jù)的采集和交換；處理器模塊一般包含處理器、存儲(chǔ)設(shè)備和操作系統(tǒng)等，它負(fù)責(zé)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)節(jié)點(diǎn)的控制；通信模塊的功能是實(shí)現(xiàn)該節(jié)點(diǎn)與其它節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)信息和控制信息的傳遞。

較早時(shí)期人們提出的傳感網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)原始模型參考了OSI模型和TCP/IP模型等傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層以及應(yīng)用層五層模型和傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。同時(shí)增加了三個(gè)管理平臺(tái)：任務(wù)管理平臺(tái)、移動(dòng)管理平臺(tái)和能量管理平臺(tái)。各傳感器節(jié)點(diǎn)在管理平臺(tái)的統(tǒng)一控制下能夠保持較高的工作效率，并且可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)以及資源共享。圖2-4(a)展示了較早時(shí)期的傳感網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)原始模型。

之后又對(duì)原始的傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧做出了改進(jìn)，改進(jìn)后的傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧如圖2-4(b)所示。圖中所示的右邊融入了原始參考模型的各層協(xié)議中的部分功能，可以用來(lái)管理和優(yōu)化整個(gè)協(xié)議工作流程；剩余部分相對(duì)獨(dú)立于協(xié)議棧的外層，通過(guò)其中的配置和管理接口實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的機(jī)制進(jìn)行管理和配置，比如安全性管理。與原始模型相比，拓?fù)淇刂颇軌騼?yōu)化路由以及介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)協(xié)議的協(xié)議過(guò)程，提供基礎(chǔ)信息的支持，降低整個(gè)傳感網(wǎng)的能量消耗，它通過(guò)物理層或鏈路層實(shí)現(xiàn)拓?fù)渖?。QoS管理主要為各層提供服務(wù)管理工作，如設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)機(jī)制、實(shí)現(xiàn)隊(duì)列管理或設(shè)計(jì)帶寬預(yù)留機(jī)制等。時(shí)間同步和定位子層是整個(gè)協(xié)議棧中具有非常重要的作用：時(shí)間同步協(xié)同和定位通過(guò)該子層利用數(shù)據(jù)傳輸通道完成，同時(shí)各層傳感網(wǎng)協(xié)議信息上的支持又依賴于該子層。網(wǎng)絡(luò)管理負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中協(xié)議模塊的工作，它需要嵌入各層協(xié)議的接口，以保證收集各協(xié)議模塊運(yùn)行狀態(tài)信息和流量信息。

1.2通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

家居內(nèi)部監(jiān)測(cè)范圍的通信網(wǎng)和外部通信網(wǎng)組成了物聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)，通信網(wǎng)絡(luò)按通信方式分為有線方式和無(wú)線通信方式兩種。常用的有線的方式有HSE、LonWorks、X-10和CEBus等。

HSE的通信通信協(xié)議棧基于TCP/IP協(xié)議，具有較好的開(kāi)放性。LonWorks采用了ISO/OSI模型中的全部七層協(xié)議，其設(shè)計(jì)方法借鑒了面向?qū)ο蠓椒?，這就可以將網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)置簡(jiǎn)化成對(duì)參數(shù)的設(shè)置。X-10是一種電力載波通信技術(shù)，具有良好的可靠性、穩(wěn)定性和兼容性。CEBus采用了擴(kuò)頻技術(shù)，在北美和歐洲應(yīng)用比較廣泛。有線的通信方式的優(yōu)點(diǎn)是通信速率比較高、工作穩(wěn)定，但同時(shí)存在著安裝成本高，需要通信介質(zhì)、互相兼容性差等缺點(diǎn)。

無(wú)線通信在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域主要應(yīng)用在感知監(jiān)測(cè)范圍的通信網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍一般不超過(guò)200米。短距離無(wú)線通信按照通信速率應(yīng)該劃分為低速短距離通信及高速短距離通信兩種。低速無(wú)線通信傳輸距離傳輸速率一般在1Mb/s以下，而通信距離不大于100米，常用的有ZigBee和藍(lán)牙等；高速無(wú)線通信的通信速率的門檻值一般為100Mb/s，而通信距離一般不超過(guò)10米，超寬帶技術(shù)是一種常見(jiàn)的高速無(wú)線通信。短距離通信技術(shù)的工作頻率一般在科學(xué)、醫(yī)療、工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域的免費(fèi)頻段上。目前常用的短距離無(wú)線通信技術(shù)有ZigBee、藍(lán)牙2.0技術(shù)、WLAN和超寬帶通信技術(shù)等。

ZigBee：技術(shù)依據(jù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，是為低速率控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠使數(shù)量眾多的微傳感器之間通信在相互協(xié)同的狀態(tài)下工作。ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和簇-樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。ZigBee的特點(diǎn)顯著：能耗低、網(wǎng)絡(luò)能夠自組織、有較好的自愈功能、網(wǎng)絡(luò)容量高、設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)快、傳輸速率低。

藍(lán)牙2.0：藍(lán)牙是一種低成本的短距離無(wú)線連接的開(kāi)放性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，工作在全球統(tǒng)一的免費(fèi)2.4GHz頻段。多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備采用主從結(jié)構(gòu)可以組成微微網(wǎng)，多個(gè)微微網(wǎng)又可以組成散射網(wǎng)。藍(lán)牙2.0技術(shù)具有較強(qiáng)的防干擾能力、糾錯(cuò)檢錯(cuò)技術(shù)可以用簡(jiǎn)單的電路實(shí)現(xiàn)，使得設(shè)備成本低廉等特點(diǎn)。

WLAN：WLAN是IEEE802.11工作組在20世紀(jì)末開(kāi)始定制的一種無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。WLAN典型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有分布對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和基礎(chǔ)式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)兩種。WLAN的802.11a標(biāo)準(zhǔn)工作在5GHz頻段，支持最大傳輸速率為54Mbps；802.11b和802.11g標(biāo)準(zhǔn)工作在2.4GHz頻段，支持最大傳輸速率分別為11Mbps和54Mbps。

超寬帶：超寬帶技術(shù)能夠在極低的功率(約20mW)和極寬的頻譜范圍(7.5GHz)內(nèi)以較大的速率(可達(dá)500Mb/s以上)進(jìn)行信息通信的技術(shù)。它具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳輸速率高、定位精準(zhǔn)及穿透性超強(qiáng)等特點(diǎn)。

1.3控制技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)是集合了多種技術(shù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，包括嵌入式控制器技術(shù)、執(zhí)行單元設(shè)計(jì)技術(shù)、多傳感器采集與多源信息融合技術(shù)等。物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)可以分為間接網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)和直接網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)的抽象表示如圖2-5所示。圖中物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)部分負(fù)責(zé)控制信息、狀態(tài)反饋信息及質(zhì)量信息的傳輸。圖中的主控設(shè)備、執(zhí)行設(shè)備和傳感器共享整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

用戶也可以利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和Web動(dòng)態(tài)服務(wù)遠(yuǎn)程控制被控設(shè)備和執(zhí)行單元。

二、無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)

2.1傳統(tǒng)藍(lán)牙

藍(lán)牙是以低成本為基礎(chǔ)的短距離無(wú)線通信技術(shù)，是一種無(wú)線信息數(shù)據(jù)和話音通信服務(wù)的統(tǒng)一規(guī)范，其標(biāo)準(zhǔn)具有開(kāi)放性。各種搭載藍(lán)牙模塊的信息終端設(shè)備能夠以較低的成本實(shí)現(xiàn)通過(guò)無(wú)線的方式完成互相通信和操作的目的。藍(lán)牙小組（SIG）負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)了藍(lán)牙協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)版本802.15.1。它的工作頻段為全球公共通用的2.4GHz ISM頻段，提供了10米的傳輸距離和1Mb/s的傳輸速率。2005年藍(lán)牙小組發(fā)布了藍(lán)牙通信標(biāo)準(zhǔn)V2.0版本和EDR（更高的數(shù)據(jù)通信速率），新的規(guī)范將傳輸速率提高到最高為10Mb/s，傳輸距離最高可達(dá)100米。同時(shí)，由于新的規(guī)范使藍(lán)牙的通信功耗降低，這樣就延長(zhǎng)了藍(lán)牙終端的移動(dòng)電源的工作時(shí)間。

藍(lán)牙的工作模式包括兩種：主設(shè)備工作模式和從設(shè)備工作模式。工作在主設(shè)備模式下的藍(lán)牙設(shè)備負(fù)責(zé)制定調(diào)頻序列和主從設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸速率和時(shí)間，而從設(shè)備要與主設(shè)備保持同步。一個(gè)主設(shè)備可以同時(shí)和多個(gè)從設(shè)備協(xié)同工作。在組網(wǎng)方式上，傳統(tǒng)藍(lán)牙支持微微網(wǎng)和散射網(wǎng)兩種模式，多個(gè)微微網(wǎng)之間可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)橋接的方式組成散射網(wǎng)。

藍(lán)牙協(xié)議棧是藍(lán)牙規(guī)范的核心部分。按照藍(lán)牙協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方式，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)包含硬件和軟件兩部分。一般硬件標(biāo)準(zhǔn)的射頻及無(wú)線電協(xié)議、基帶及鏈路控制協(xié)議與鏈路管理協(xié)議制作在一個(gè)芯片上；主機(jī)接口控制協(xié)議存在硬件和軟件中，負(fù)責(zé)兩部分之間的通信。

2.2低功耗藍(lán)牙

藍(lán)牙技術(shù)小組于2010年正式發(fā)布藍(lán)牙規(guī)格4.0版本，集成了IEEE802.15.1傳統(tǒng)藍(lán)牙、802.11物理層和MAC層和Wibree技術(shù)。由于加入了Wibree低功耗傳輸技術(shù)，使得低功耗成為藍(lán)牙4.0的一個(gè)最顯著的特征，超低的待機(jī)和運(yùn)行電量消耗保證了一顆紐扣電池能夠使設(shè)備工作2~3年。除此之外，藍(lán)牙4.0支持跨供應(yīng)商的互操作、100m以上超長(zhǎng)通信距離、AES-128加密、3ms低延遲、低成本等特色。低功耗藍(lán)牙不僅適用于WPAN領(lǐng)域，也可以應(yīng)用于心率監(jiān)測(cè)器、智能儀表、計(jì)步器、傳感器物聯(lián)網(wǎng)等多種領(lǐng)域，使得藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用范圍得到很大的擴(kuò)展。

藍(lán)牙4.0的低能耗協(xié)議與之前的藍(lán)牙協(xié)議底層基本相同，只是針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用推出了通用屬性剖面（GATT）和屬性協(xié)議（ATT）。

物理層（PHY）采用GFSK調(diào)制方式，提供了3個(gè)固定廣播信道，將發(fā)現(xiàn)設(shè)備和建立設(shè)備時(shí)間壓縮到3ms左右。

鏈路層（LL）的作用是執(zhí)行基帶協(xié)議的底層數(shù)據(jù)包管理協(xié)議，鏈路層設(shè)備有待機(jī)、發(fā)起、連接、廣播和掃描五種工作狀態(tài)。

主機(jī)控制接口（HCI）為上層的軟件部分提供應(yīng)用程序接口，同時(shí)為下層硬件電路提供硬件控制接口，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與控制層的數(shù)據(jù)通信。

邏輯鏈路與適配協(xié)議層（L2CAP）為上層提供數(shù)據(jù)封裝，提供P2P的邏輯數(shù)據(jù)通信。

安全管理層（SM）制定配對(duì)及秘鑰發(fā)放辦法，保證了鏈接及數(shù)據(jù)交換的安全性。

屬性協(xié)議層（ATT）負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息校驗(yàn)。

通用管理層（GAP）提供了通用的應(yīng)用程序接口以及管理底層協(xié)議，例如鏈路層設(shè)備五種工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換等。

通用屬性剖面（GATT）功能是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)交換，使得其中某個(gè)設(shè)備能夠以“屬性”形式向其他設(shè)備提供它的數(shù)據(jù)信息。其中，提供數(shù)據(jù)信息的一端為服務(wù)端，另外一端為客戶端。數(shù)據(jù)信息校驗(yàn)由屬性協(xié)議層負(fù)責(zé)。

三、嵌入式系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)可以理解為對(duì)體積、功能、成本及穩(wěn)定可靠性等有特別需求的微小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其技術(shù)組成還是廣義上的計(jì)算機(jī)技術(shù)，一般包括嵌入式處理器、與其相應(yīng)的外圍電路、嵌入式操作系統(tǒng)及配套的應(yīng)用程序等。嵌入式系統(tǒng)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用廣泛，如智能手機(jī)、平板電腦、信息家電設(shè)備、健康醫(yī)療等；其在工業(yè)控制、軍事應(yīng)用上也比較廣泛。

3.1 ARM處理器技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師們常用的嵌入式處理器有PowerPC、MIPS處理器、Intel Atom處理器、ARM處理器以及Xilinx公司的FPGA等。其中，ARM處理器采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）架構(gòu)，以其高效率、低功耗、適用范圍廣、成本低等優(yōu)點(diǎn)得到廣大嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的青睞。

3.2 Android操作系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式軟件系統(tǒng)的重要組成，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的軟硬件資源管理和分配、系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度、控制管理系統(tǒng)并發(fā)活動(dòng)都依賴于嵌入式操作系統(tǒng)。因此，嵌入式操作系統(tǒng)的性能在很大程度上決定了嵌入式產(chǎn)品的性能及用戶體驗(yàn)。目前，在應(yīng)用各種應(yīng)用領(lǐng)域主流的嵌入式操作系統(tǒng)有：Microsoft公司的WinCE、Wind River System公司的VxWorks、Embedded Linux、Google公司的Android以及開(kāi)源的μCOS-Ⅱ等。

Google的Android目前廣泛的應(yīng)用于智能手機(jī)產(chǎn)品中，但Android不僅僅適用于智能手機(jī)，它可以延伸到各種移動(dòng)設(shè)備和PC中。Android基于開(kāi)源的Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，在底層使用了C語(yǔ)言，保證了硬件訪問(wèn)速度；應(yīng)用層采用了功能強(qiáng)大且方便開(kāi)發(fā)人員的Java語(yǔ)言，這使得Android贏得了眾多的開(kāi)發(fā)者和愛(ài)好者。Android的設(shè)計(jì)策略利用了平臺(tái)整合思想，其平臺(tái)包括底層Linux系統(tǒng)、中間件以及上層的Java應(yīng)用程序。

應(yīng)用程序：應(yīng)用程序都是Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，包括適合智能手機(jī)的SMS應(yīng)用程序、聯(lián)系人管理、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器等。

應(yīng)用程序框架：使組件軟件的重用得到簡(jiǎn)化，某個(gè)應(yīng)用程序發(fā)布的功能塊可以被任何其它的應(yīng)用程序復(fù)用，這些組件可以被用戶替代。主要的組件和服務(wù)包括：視圖（Views）、活動(dòng)類管理器（Activity Manager）、內(nèi)容提供者（ContentProviders）、資源管理器（Resource Manager）、通知管理器（Notification Manager）。

Android程序庫(kù)：通過(guò)Android應(yīng)用程序框架為開(kāi)發(fā)人員提供服務(wù)，包括的核心庫(kù)有：系統(tǒng)C庫(kù)、媒體庫(kù)、SQLite等。

Android運(yùn)行庫(kù)：提供了Java核心庫(kù)的多數(shù)功能，包括Dalvik虛擬機(jī)。

Linux內(nèi)核：Android系統(tǒng)服務(wù)的核心部分都源自Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核，比如進(jìn)程管理、內(nèi)存管理及驅(qū)動(dòng)模型等。

總結(jié)

本文主要針對(duì)無(wú)線智能家居中的關(guān)鍵技術(shù)做了研究和分析。首先研究了智能家居架構(gòu)中用到的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，包括傳感器技術(shù)和傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其中重點(diǎn)分析了傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。之后對(duì)藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行了分析，包括低功耗藍(lán)牙協(xié)議棧傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)和最新的低功耗藍(lán)牙技術(shù)，同時(shí)對(duì)二者的技術(shù)和性能進(jìn)行了對(duì)比。最后分析了智能家居控制器設(shè)計(jì)用到的嵌入式技術(shù)，包括ARM嵌入式處理器技術(shù)、Android操作系統(tǒng)的簡(jiǎn)介及平臺(tái)架構(gòu)。

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