智能家居控制平台研究的探讨

1.引言

当今是一个知识经济时代，信息技术的发展与进步，使人们从繁杂的事物中解脱出来，智能家居应运而生。带给人们的是简单的操作、周到的服务和舒适的享受。

智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通讯、信息家电、设备自动化，集成系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居是在家庭产品自动化、智能化的基础上，通过网络按拟人化的要求而实现的。智能家居可以定义为一个过程或者一个系统，利用先进的计算机技术、网络通讯技术、结构化布线技术、无线技术、将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起。与普通家居相比，由原来的被动静止结构转变为具有能动智能的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通。智能家居强调人的主观能动性，要求重视人与居住环境的协调，能够随心所欲地控制室内居住环境。

2.现在主要控制平台

早期的智能中控器采用8位单片机作为核心处理单元，功能比较简单。往往只具备安防、三表采集、简单文字信息发布和简单的家电控制功能。这个时期的产品操作界面比较简陋，家电控制等高级功能还只限于展示概念。近几年，很多厂家为了使自己的产品功能更全面、显示更美观，采用了处理能力更强的单片机或使用多个单片机协同工作。这个时期的产品操作界面有比较大的改善，往往采用彩色LCD,大多带有触摸功能，集成了楼宇对讲的功能，家电控制功能也相对丰富。

目前，大部分厂家采用32位的处理器，结合先进的嵌入式开发平台，开发出了更为先进的产品。基于该技术的产品处理能力显著提升，以往无法处理的多媒体信息和增值服务都可以得以实现。由于采用专门的显示引擎，所以界面更加丰富、美观，家电控制功能也趋于完善。

3.对比研究

现在智能家居平台主要有Linux系列、WinCE系列。也有使用NOKIA Symbian系统的，现在谷歌的安卓也打算进入智能家居市场。由于这些系统的加入，使智能家居平台的选择越来越多，但也导致开发人员在选型时变得茫然。

Linux和WinCE是两个在嵌入式上用得最多的平台，也是历史最久的平台，无论在开发资源上还是稳定性上都是比较好的。LINUX作为一种开源免费的操作系统曾在很长的一段时间里占居了嵌入式系统的大部分市场，智能家居上的控制平台也基本上采用LIUNX来实现。赛班作为一种日薄西山的嵌入式操作系统，现在使用者并不多。至于谷歌的安卓系统现在主要还是应用在手机上，嵌入式智能家居中的应用者还不是很多，随着安卓系统的发展，也会占据一部分智能家居市场。

下面主要对Linux和WinCE进行分析对比。

(1)Linux的可移植性要越好于WinCE。现在的CPU更新换代快，若移植性差的话，对系统升级的开发成本会大大增加。

(2)Linux体系结构比较灵活，易于裁减，可以小到2M flash，4MRAM。而WinCE对资源的要求更高。

(3)Linux由于图形系统不在内核中，且支持模块机制，内核可根据需要加入或去掉功能。其外围工具拥有众多选择，更由于可以自由修改源代码，具有极强的可定制性。而WinCE很难做到这一点。

(4)Linux和WinCE最初设计时都没有考虑实时应用，但众多的实时Linux项目已使Linux具备了硬实时和软实时处理能力，硬实时有RT-Linux和RTAI，而2.6中加入了可抢占核心，使得Linux具备了软实时处理能力，此外还有Timsys和Montavista等实时Linux实现。

(5)具备强大的网络功能，现在越来越多的嵌入式设备需要具备网络功能。这要求嵌入式OS支持常用的网络协议和可靠的网络功能。Linux的网络功能经过几次改进，其效率、功能都很突出。且具有众多的网络工具，支持几乎所有常见的网络协议。这些使得Linux在网络设备中备受青睐，很多防火墙，低端路由器等使用的都是Linux。

(6)高安全性和高可靠性嵌入式设备往往对安全性和可靠性要求很高，这要求作为基础软件的嵌入式OS具有高安全性和高可靠性。如骨干网的路由器，交换机等。Linux的可靠性是经过实践检验的，并进一步向高端发展，冲击Vxworks,Unix的市场。安全性方面Linux病毒极少，并拥有众多安全增强，有的安全增强Linux达到了B1级别(红旗RF-SOS通过了国家GB17859第三级，等同于TCSEC B1级)。而Windows病毒众多，漏洞不断，虽然微软大力宣传其通过了CC标准EAL4级，但是需要说明的是，EAL4仅仅说明Windows在多大程度上满足了它的安全目标，显然更为重要的是这个目标是什么，事实上，它通过的是CAPP的EAL4级，仍然相当于TCSEC C2级，Win2000的可靠性比起98等来说有了明显提高，但尚不足以向高端冲击，其安全性问题也会大大影响它的可靠性，这二者是紧密联系的，不能孤立讨论。

(7)具有完善的嵌入式GUI和嵌入式浏览器面向用户的嵌入式终端设备如Smart Phone等，都要求嵌入式OS具有功能完善，控件丰富的嵌入式GUI，并支持功能强大的嵌入式浏览器。在这方面WinCE有完善的解决方案，Linux也有QT/Embedded等GUI，Opera等嵌入式浏览器，拥有众多的选择。

(8)实现嵌入式日志文件系统，具备断电保护能力。这些功能Linux和Windows都能达到。

(9)能够提供完善的开发工具集。Linux下的开发工具众多，但不如Windows开发工具易用。不过Windows的开发工具不是为嵌入式领域设计的，功能也不完善。

(10)能够快速启动，启动速度二者差不多，但很多嵌入式设备并不需要图形界面，且由于Linux有源代码，在硬件固定的情况下可以加速启动，这时Linux就比WinCE/Windows启动快多了。

4.选型要点

现在的智能家居功能越来越多，对控制平台要求也越来越高，面对市场上众多的控制平台，对于平台的选择也越来越重要。主要从以下几个方面进行选择：

(1)性价比：性价比是绝大部分产品的生命线。在满足功能的基础上要尽量选择价格合适的平台；

(2)稳定性：智能家居使用频率非常高，有些是24小时开启的，对于稳定性来讲，要求是很高的；

(3)扩容能力：智能家居的发展很快，在设计初期要为扩容留下一定的余地；

(4)网络性能：在一个物联网快速发展的时代，智能家居不得不考虑网络处理、传输的能力，现在绝大部分智能家居产品都有网络处理和传输的能力。

5.结束语

智能家居的发展，可以看到一个广阔的市场。技术和标准的制约，促使我们在智能家居控制平台的选择上煞费苦心。在选择时要抓住产品的重点，不可盲目追求高性能的平台。文中主要对WINCE和LINUX两大主流平台进行对比分析，为智能家居开发设计提供参考。