原標題：智能家居基于CortexM3／M0的感知與控制子網(wǎng)設計

智能家居基于Cortex-M3/M0的感知與控制子網(wǎng)設計是一個復雜但高效的系統(tǒng)設計方案，以下是對該設計的詳細闡述：

一、設計背景

在物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的按功能劃分的抄表網(wǎng)、環(huán)境網(wǎng)、電控網(wǎng)、安防網(wǎng)等子網(wǎng)已經無法滿足現(xiàn)代智能家居的需求。這些子網(wǎng)之間存在信息孤島，難以實現(xiàn)信息的共享和協(xié)同工作。因此，需要將這些子網(wǎng)融合為按信息流向的感知網(wǎng)和控制網(wǎng)，以實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的整體優(yōu)化和智能化控制。

二、設計思路

1. 融合子網(wǎng)：將傳統(tǒng)的按功能劃分的子網(wǎng)融合為感知網(wǎng)和控制網(wǎng)。感知網(wǎng)負責收集家庭中的各種信息，如溫度、濕度、煙霧濃度等；控制網(wǎng)則負責根據(jù)感知網(wǎng)收集的信息對家庭設備進行控制，如調節(jié)空調溫度、開關燈光等。

2. 選用高性能微處理器：NXP Cortex-M3/M0系列ARM微處理器具有優(yōu)異的性能和低廉的價格，為智能家居系統(tǒng)的設計提供了良好的條件。這些微處理器具有豐富的外設接口和強大的處理能力，能夠滿足智能家居系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理和通信的需求。

三、系統(tǒng)架構

智能家居系統(tǒng)采用分布式測控系統(tǒng)的架構，包括上層管理網(wǎng)、下層感知/控制網(wǎng)和嵌入式通信服務器。

1. 上層管理網(wǎng)：上層管理網(wǎng)是以太網(wǎng)，用于在廣闊的互聯(lián)網(wǎng)范圍內實現(xiàn)信息共享。它連接有各種管理、存儲及遠程控制設備，可以實現(xiàn)對智能家居系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和控制。

2. 下層感知/控制網(wǎng)：下層感知/控制網(wǎng)按信息流向整合形成感知網(wǎng)和控制網(wǎng)。感知網(wǎng)以多主或輪詢的方式向上傳送信息，而控制網(wǎng)則采用一主多從方式向下傳送控制命令。在感知/測控網(wǎng)中，按媒體連接型式有RS485總線網(wǎng)、CAN總線網(wǎng)、ZigBee總線網(wǎng)、WiFi總線網(wǎng)等。

3. 嵌入式通信服務器：嵌入式通信服務器是智能家居系統(tǒng)中的核心模塊，它負責上下信息的傳遞、數(shù)據(jù)融合、分類以及安全管理。選用的NXP公司Cortex-M3系列中的LPC1768處理器是一個低功耗、具有強大功能的32位ARM芯片，能夠滿足智能家居系統(tǒng)對處理器的需求。

四、詳細設計

1. 感知網(wǎng)設計：

• 選用ZigBee、CAN等總線技術構建感知網(wǎng)，實現(xiàn)家庭內部各種傳感器的數(shù)據(jù)采集和傳輸。

• 傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器等，可以實時監(jiān)測家庭內部的環(huán)境參數(shù)。

• 感知網(wǎng)將采集到的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡或有線網(wǎng)絡傳輸給嵌入式通信服務器進行處理。

2. 控制網(wǎng)設計：

• 控制網(wǎng)采用一主多從的通信方式，由嵌入式通信服務器作為主節(jié)點，控制各種家庭設備作為從節(jié)點。

• 根據(jù)感知網(wǎng)收集的信息，嵌入式通信服務器向控制網(wǎng)發(fā)送控制命令，實現(xiàn)對家庭設備的智能化控制。

• 控制網(wǎng)可以包括燈光控制、空調控制、窗簾控制等子系統(tǒng)，滿足家庭生活的各種需求。

3. 嵌入式通信服務器設計：

• 嵌入式通信服務器選用Cortex-M3系列的LPC1768處理器作為核心處理器。

• 處理器通過以太網(wǎng)接口與上層管理網(wǎng)進行通信，實現(xiàn)信息的共享和遠程監(jiān)控。

• 處理器還通過RS485、CAN等總線接口與下層感知/控制網(wǎng)進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制命令的發(fā)送。

• 嵌入式通信服務器還負責數(shù)據(jù)融合、分類以及安全管理等功能，確保智能家居系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

五、應用與展望

基于Cortex-M3/M0的感知與控制子網(wǎng)設計已經成功應用于多個智能家居系統(tǒng)中，取得了良好的效果。未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展和智能家居市場的不斷擴大，該設計將具有更廣泛的應用前景。

綜上所述，智能家居基于Cortex-M3/M0的感知與控制子網(wǎng)設計是一個高效、穩(wěn)定、可擴展的系統(tǒng)設計方案，能夠滿足現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)的需求。