莊立廣

摘 要：智能家居是利用智能傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等將與家庭生活相關(guān)的各個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)協(xié)同工作和方便管理的智能平臺(tái)，可以有效的提升家居便利性、安全性和舒適性，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的家居環(huán)境。本論文是在某品牌多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)上應(yīng)用HomeKit智能家居平臺(tái)，從而解決其對(duì)智能化的需求，借助HomeKit智能家居平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程監(jiān)控，語音交互。更進(jìn)一步的，可以借助HomeKit智能家居平臺(tái)，與家中其它智能設(shè)備場景聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全家的智能家居。

關(guān)鍵詞：HomeKit；智能家居；多聯(lián)式空調(diào)；

術(shù)語表：

1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案：

HomeKit智能家居平臺(tái)在多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用框圖如圖1所示。

其中VRF系統(tǒng)的各個(gè)單元之間采用HBS通信協(xié)議。

其中協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)HBS協(xié)議到HomeKit協(xié)議的轉(zhuǎn)換，主要針對(duì)某品牌VRF系統(tǒng)與HomeKit智能家居平臺(tái)之間不同通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換。協(xié)議轉(zhuǎn)換器內(nèi)有Wi-Fi模塊，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。主要功能有：設(shè)定空調(diào)開/關(guān)、運(yùn)行模式、溫度、風(fēng)速、擺風(fēng)以及空調(diào)狀態(tài)信息查詢。

用戶通過App或Siri輸入VRF系統(tǒng)控制命令，控制命令通過Apple iCloud轉(zhuǎn)化為HomeKit協(xié)議指令、然后無線路由器將控制指令透傳給協(xié)議轉(zhuǎn)換器，協(xié)議轉(zhuǎn)換器將HomeKit協(xié)議指令轉(zhuǎn)化為HBS協(xié)議指令來控制VRF系統(tǒng)。同時(shí)，VRF系統(tǒng)的狀態(tài)信息通過反向鏈路來傳遞給App或者Siri。

2.協(xié)議轉(zhuǎn)換器硬件設(shè)計(jì)：

本研究課題的硬件總體設(shè)計(jì)框圖如圖2所示，硬件主控芯片采用瑞薩HD64F39014GFXV單片機(jī)，基于Silergy SY8232電源IC的電源電路，基于HBS的VRF系統(tǒng)通信電路，基于UART串口通信的Wi-Fi模塊，另外有時(shí)鐘電路，EEPROM電路，基于PST596DNR的復(fù)位電路，按鍵電路，LED與蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路。

電源電路：采用Silergy SY8232電源IC，高速響應(yīng)降壓DC-DC芯片，最大支持2A輸出電流。4.5V～23V寬電壓輸入范圍。SY8232采用順泰PWM體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效的快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在本設(shè)計(jì)中，電源電路負(fù)責(zé)為協(xié)議轉(zhuǎn)換器供電，將電源適配器的12V/DC輸入轉(zhuǎn)換為協(xié)議轉(zhuǎn)換器需要的5V電源輸入。

主控芯片HD64F39014GFXV，負(fù)責(zé)將HBS電路傳來的VRF系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與Wi-Fi通信的UART協(xié)議數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)VRF系統(tǒng)與Apple iCloud的協(xié)議打通。

HBS電路：采用MITSUMI MM1192專用轉(zhuǎn)換芯片，此芯片符合HBS（家庭總線系統(tǒng)）規(guī)范，具有接收和傳輸數(shù)據(jù)的功能。5V驅(qū)動(dòng)電壓。具有高集成度、高可靠性、低功耗的特點(diǎn)。其負(fù)責(zé)HBS協(xié)議數(shù)據(jù)的解析和編譯。

Wi-Fi模塊：Wi-Fi通信模塊是用于VRF系統(tǒng)與Apple iCloud的數(shù)據(jù)傳輸通道，Wi-Fi模塊與主控芯片的之間使用UART串口協(xié)議。同時(shí)本研究課題選用的Wi-Fi模塊支持HomeKit協(xié)議，可以將主控芯片發(fā)來的串口協(xié)議信息轉(zhuǎn)換為HomeKit協(xié)議。

時(shí)鐘電路：根據(jù)主控芯片規(guī)格要求，采用8M陶瓷振蕩器，為主控芯片產(chǎn)生震蕩時(shí)鐘脈沖。

3.協(xié)議轉(zhuǎn)換器軟件設(shè)計(jì)：

3.1.主控芯片與VRF系統(tǒng)的HBS通信規(guī)格：

HBS通信協(xié)議以半雙工串口通信方式通信，通信波特率設(shè)定為9600bps，偶校驗(yàn)方式，數(shù)據(jù)長度最大48字節(jié)。

故障處理方式：

當(dāng)出現(xiàn)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤、幀錯(cuò)誤或溢出錯(cuò)誤時(shí)，將接收到的數(shù)據(jù)廢棄。

連續(xù)3分鐘接收不到來自VRF系統(tǒng)發(fā)來的通信數(shù)據(jù)，判定與該VRF系統(tǒng)設(shè)備通信故障，協(xié)議轉(zhuǎn)換器上報(bào)故障報(bào)警碼給App。

3.2.主控芯片與Wi-Fi模塊的串口通信規(guī)格：

協(xié)議轉(zhuǎn)換器采用UART接口與Wi-Fi模塊通信，以半雙工串口通信方式通信，通信波特率設(shè)定為9600bps。Wi-Fi模塊為主設(shè)備，協(xié)議轉(zhuǎn)換器主控芯片為從設(shè)備。

4.結(jié)論：

智能家居是當(dāng)下海內(nèi)外研究熱點(diǎn)，具有非常廣的應(yīng)用前景。根據(jù)課題需要以及本身在智能家電行業(yè)工作原因，對(duì)美的、海信、小米等智能家居廠家交流較多，對(duì)智能家居領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r及未來趨勢比較了解?；诖?，本課題主要研究在VRF系統(tǒng)上應(yīng)用HomeKit智能家居平臺(tái)，通過本課題的研究，實(shí)現(xiàn)了VRF系統(tǒng)的智能化控制，用戶可以通過智能終端、語音控制VRF系統(tǒng)，同時(shí)，VRF系統(tǒng)可以通過場景聯(lián)動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)化控制，而不需要用戶人為控制。

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