基于WiFi技術的智能家居系統無線WiFi傳輸方案應用,隨著4G/5G網絡時代的到來,智能家居系統功能更強大,應用范圍更廣。建立基于WiFi網絡的智能家居控制系統,利用遠程監控系統監控家用電器設備的工作狀況,提高人們的生活效率,取代傳統家具的地位,從而獲得更廣闊的市場和應用。
隨著社會的進步和科學的發展,人們對生活,特別是生活環境的要求得到了相應的提高,人們越來越重視生活設施的智能化。由于安全性和便利性,智能家居也受到人們的青睞。網絡信息社會將人類的生活從物理空間擴展到網絡系統的云。通過手機、電腦和遠程遙控移動終端,您可以控制家用電器。窗簾燈可以隨意開關,享受舒適的生活。系統以WiFi網絡為數據傳輸途徑,以STM32控制器為中央控制主控制單元,以ATKRM04網絡轉換串口模塊為數據轉換橋梁,通過網絡將上位機信息(手機、電腦、PAD)傳輸給中央控制器,控制家用電器。
WiFi技術的智能家居系統一個完整的智能家居系統包括兩部分:內部家庭網絡和外部互聯網。整個系統的任務也由這兩部分共同完成。系統采用STM32處理器作為智能家居的中央控制器,在WiFi協議的基礎上建立家庭內部網絡?;赪iFi無線信號的發射和接收,利用智能手機或PDA上的WiFi功能實現開關的遠程控制。具體來說,在手機或PDA上安裝應用程序。當您需要在家里打開電氣設備時,只需打開手機或PDA上的應用程序并打開WiFi功能。應用程序將自動識別并連接到遠程開關的硬件系統上,并建立通信。此時,單擊應用程序上的按鈕。手機或PDA上的應用程序將通過WiFi技術或4G/5G無線網絡向硬件發送字符串指令,并接收控制器連接到的字符串指令。當命令成功執行時,硬件控制器會向上位機軟件APP回傳一條信息,APP軟件會自動更改終端設備的指示狀態。
中央控制器系統通過主控端ATK-RM04模塊1將網絡信息轉換為串口(RS232)信息傳輸給STM32中央處理器,通過STM32中央處理器分析判斷節點端信息,然后通過主控端ATK-RMO4模塊2將信息傳輸給每個節點設備,節點端通過相應的命令控制執行元件的相應動作。同時,中央控制器還查詢接收節點設備端的信息,通過ATK-RMO4模塊2將信息傳輸給中央控制器進行分析和處理,并將信息轉換為相應的數據符串,通過ATK-RM04模塊1將信息發送到Internet網絡或5g/4g網絡,使用戶可以通過互聯網查看和控制家用電器的狀態,即遠程監控。智能家居控制系統主要包括無線路由器、STM32中央控制器、UART-ETH-WiFi-ATK-RM04(串口以太網-無線網)模塊、設備終端點、遠程訪問等,各系統相互控制和通信,通過Internet或手機4G/5G網絡實現遠程控制。
STM32L系列產品以超低功耗ARMCortex-M3處理器核心為基礎。CPU數據處理速度快,可靠性強,系統工作穩定。STM32F103RBT6系統被選為智能家居中央處理器的核心,因為它具有豐富的接口資源和低功耗。
STM32F103RBT6系統的串口接口功能串口作為中央控制器系統的重要數據接口,在傳輸上位機的控制指令和對家用電器控制設備的狀態反饋方面發揮著非常重要的作用。通過串口功能的擴展,可以完成一個復雜的數據通信網絡,而無需添加太多的數據通信電纜。串口接口采用RS232DB9針母口,可采用市場上的標準串口通信線作為數據傳輸電纜。串口通信采用外部8M晶體振動,設置波特率為9600、1停止位、7數據位和1個偶像驗證位。中央控制器通過RS232串口將控制指令數據發送到ATKRM04模塊。ATK-RM04模塊將串口數據轉換為WiFi數據信息,并通過無線網絡傳輸到各控制節點設備和移動終端系統。
智能家居系統無線WiFi傳輸方案的智能家居終端設備種類繁多,功能不同。為了統一控制不同的設備,必須對每個設備進行抽象處理,并將其定義為單獨的數據代碼。
中央控制器上有一個UART-ETH-WiFi(串口-以太網無線網絡)模塊,將網絡信息轉換為串口信息。同時,每個節點端都包含一個WiFi模塊。通過這些WiFi模塊的連接,數據可以在中央控制器和節點端之間傳輸。
無線WiFi網絡控制功能采用ATK-RM04模塊,成本低,功耗低,體積小。ATK-RM04模塊采用串口(RS232/LVTL)與MCU(中央控制器)通信,內置TCP/IP協議棧,可實現串口、以太網、無線網(WiFi)三個接口之間的轉換。
在這種模式下,WiFi可以在Client模式下工作,ETH1(WLAN)和ETH2(LAN)功能關閉。通過設置,COM端口的數據WiFi網絡數據相互轉換。WiFiSTA可以配置為動態IP地址或靜態IP地址(STATIC)。并支持目前所有的加密方法。在這種模式下,該模塊通過WiFi連接到無線路由器設備,成為WiFi局域網下的設備。
ATK-RM04模塊將串口的工作狀態定義為兩種模式。①通信模式;②AT指令模式。這兩種模式可以相互轉換。如圖4所示。正常啟動后,模塊將檢查當前網絡串口配置是否正常。如果配置正常,測量模塊將自動進入通信模式,否則將進入通信模式。從AT指令模式進入通信模式非常簡單。您只需發送at+out_trans=0,即可進入通信模式。
ATK-RM04模塊串口和網絡數據轉換分為TCPServer、TCPClient、UDPSever、UDPClient四種模式。這里選擇TCPServer模式。在此模式下,模塊監控指定端口,等待TCPClient連接。連接后,所有TCP數據直接發送到串口端,串口端數據發送到所有TCPClient,與上位機軟件終端數據互動。
系統采用現階段流行的WiFi傳輸技術方案,綜合各種協議克服了傳統的有線傳輸布線問題。智能家居系統主要依靠核心終端接收節點的相應信息,然后通過設定的程序向其他控制節點發送相應的信息,以控制家庭中的電子產品。通過對WiFi智能家居的研究,對現代WiFi技術有了更深入的了解,并更深入地認識到智能將為人們的生活帶來便利。