數(shù)字家庭是融合了家庭控制網(wǎng)絡(luò)和多媒體信息網(wǎng)絡(luò)于一體的信息化平臺(tái)，遙控器是數(shù)字家庭的控制終端。

    本文設(shè)計(jì)的數(shù)字家庭遙控器采用了32位ARM處理器內(nèi)嵌操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊的解決方案，具有較強(qiáng)的處理能力和可擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)了家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制、游戲娛樂(lè)、視頻播放等數(shù)字家庭功能。

    1  引言

    數(shù)字家庭是一個(gè)融合了家庭控制網(wǎng)絡(luò)和多媒體信息網(wǎng)絡(luò)于一體的信息化平臺(tái)，通過(guò)有線或無(wú)線的方式在家庭范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)PC、消費(fèi)電子產(chǎn)品和通信設(shè)備的互聯(lián)和管理，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)各種信息的資源共享，對(duì)外實(shí)現(xiàn)信息的互換。數(shù)字家庭遙控器是數(shù)字家庭的控制終端，通過(guò)紅外、藍(lán)牙或Wi-Fi等無(wú)線介質(zhì)連入數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)，使用戶能夠隨時(shí)隨地獲取家庭控制、數(shù)字媒體等信息。

    本文的目的是研究并開(kāi)發(fā)一款數(shù)字家庭遙控器。普通的遙控器只能控制一個(gè)或一類設(shè)備，數(shù)字家庭遙控器能夠通過(guò)與家庭網(wǎng)絡(luò)的通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)掛接在家庭網(wǎng)絡(luò)上的所有家用電器的查詢與控制。用戶可以通過(guò)液晶顯示隨時(shí)監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)。除了家電控制功能以外，數(shù)字家庭遙控器還具有豐富的娛樂(lè)和多媒體功能，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線上網(wǎng)、影音播放、視頻監(jiān)控等數(shù)字家庭功能。

    本文第2節(jié)描述數(shù)字家庭的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，第3節(jié)介紹遙控器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)和軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)，第4節(jié)給出結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn)。

    2  數(shù)字家庭的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    數(shù)字家庭主要由家庭網(wǎng)關(guān)、各種信息終端設(shè)備和智能家電設(shè)備、家庭智能聯(lián)網(wǎng)環(huán)境三部分組成，如圖1[1]所示。其中家庭智能聯(lián)網(wǎng)環(huán)境包括家庭控制網(wǎng)絡(luò)和多媒體信息網(wǎng)絡(luò)。E-Home智能家居系統(tǒng)[2]是由清華大學(xué)自動(dòng)化系和清華同方公司合作開(kāi)發(fā)的家庭控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)的數(shù)字家庭遙控器能夠控制E-Home、Zigbee等家庭控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)也能夠和多媒體信息網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)無(wú)線上網(wǎng)、多媒體瀏覽等功能。

    3  系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    3.1  遙控器硬件平臺(tái)

    遙控器的硬件平臺(tái)以PXA255為核心，包括核心系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、音視頻系統(tǒng)、以及Zigbee、紅外通信等其他功能擴(kuò)展系統(tǒng)。遙控器硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

    3.1.1  核心系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    數(shù)字家庭遙控器的硬件平臺(tái)采用了Intel公司的Xscale系列CPU PXA255作為核心。PXA255處理器基于ARM V5TE指令集，最高運(yùn)行頻率400MHz，內(nèi)部集成了大量功能模塊，比如LCD控制器、USB Device控制器、PCMCIA卡接口等，功能強(qiáng)、體積小、功耗低。

    除了PXA255，系統(tǒng)核心還包括了64MB的SDRAM、32MB的NOR Flash（主要用于存儲(chǔ)程序）、128MB的NAND Flash（主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)），為了調(diào)試方便設(shè)計(jì)了JTAG接口與RS232串口。嵌入式手持設(shè)備一般采用單鍵延時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)設(shè)計(jì)，分為硬開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)和軟開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)兩種。由于PXA255在睡眠狀態(tài)下功耗很低，為了能夠?qū)崿F(xiàn)快速開(kāi)關(guān)機(jī)，設(shè)計(jì)中采用了單鍵軟開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)的方法。當(dāng)系統(tǒng)關(guān)機(jī)時(shí)CPU并未完全掉電，而是進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

  圖1  數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖2  數(shù)字家庭遙控器硬件結(jié)構(gòu)框圖

    3.1.2  電源設(shè)計(jì)

    使用單節(jié)鋰電池為系統(tǒng)供電。電源系統(tǒng)主要分為充電和電源管理兩個(gè)部分。

    采用MAXIM公司的MAX1555芯片作為充電管理芯片，可以通過(guò)5V直流電源或者USB接口為鋰電池充電，并用一個(gè)LED指示充電狀態(tài)。采用紐扣型鋰電池作為備份電源，當(dāng)主電源存在時(shí)為備份電池充電；當(dāng)主電源無(wú)效時(shí)，備份電池接替主電源為實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）供電。