“我的e家”里新“伙计”

                                 作者 吴线     嵌入式无线设计高级工程师

关键词：  WiFi  802.11  数字家庭

一、我的e家缺点啥

随手打开电视机，中央电视台正在播放邓超代言的广告：“工作生活再忙我也不怕，我有个好助手，我的e家。”

        中国电信推出的“我的e家”业务以来，发展非常迅速，2007年6月累计达到485万户，2007年10月累计超过900万户，2007年底累计达到1054万户，2008年6月累计超过1800万户。“我的e家”业务使用的核心无线技术是IEEE802.11， 也称为Wi-Fi 技术，通过中国电信通过的智能无线猫(无线路由器)终端设备，让家庭用户实现宽带（Wi-Fi）无线上网、娱乐等多种通信信息应用，满足家庭话音、互联网等综合信息应用。

        随着“我的e家”业务的迅速推广，一张巨大的（ Wi-Fi /IEEE 802.11b/g）无线网络，正在悄然覆盖千家万户，数字家庭和E-家庭的梦想，正在随着这个无线网络扩大，而变成现实。

        然而当我们环顾这个E家时，发现好像少了一群在这个网络下，为E-家服务“伙计”们：

        看门的“伙计” ，应该由他来负责门禁管理安防、闭路监控、防盗感应、火灾感应，聪明门铃等安防管理。

        管理家庭自动化“伙计”，管理网络家电的控制、空调、取暖设施和各种电器远程的控制等。

        环境管理的“伙计” ，负责门窗自动控制、照明、通风统一管理。

        照顾家庭的“伙计” 负责远程医疗监控，无线读表，老人照顾等等新服务功能。

        一种微功耗以单片机为核心无线传感器和无线控制器，将是<我的E-家>未来的新“伙计” 们。这些身怀绝技的“伙计”们，个个直接无线连接到覆盖千家万户的Wi-Fi /IEEE 802.11b/g）无线网络 ， 每时每刻服务于我们的E-家，将为我们的E-家带来如下的场景：

       场景一： 家里的退休的老人，手上都带有一个特殊的手表， 这个手表上，安装了低功耗无线WiFi 芯片和各种心电监视等传感器， 随时监控老人健康情况 并通过Wi-Fi无线网络， 和医院，亲人保持联系，一旦传感器监视到紧急情况发生，这个聪明的手表，将自动报警，通过WiFi /IEEE 802.11b/g无线网络， 可以非常人员知道老人的病情，同时，使用WIFI无线定位功能，要可以精确的确定老人的位置，方便进行医疗救治……

        场景二： 家家户户家庭中的各种电表，水表，煤气表内都安装了低功耗无线Wi-Fi 芯片， 通过Wi-Fi无线网络， 这些职能表和能公司保持着网络实时联系 ，智能表上的数字显示系统，会实时通知你，何时能源价格最低，你可以使用低价格能源价格，同时，如果你的能源设备出现问题，能源公司也会第一时间抢修。家家户户家庭中各种电表，水表，煤气表缴费和抄表，更是全自动中通过无线完成…..

        场景三：当你每天离开你的家时，安装在你家里的各种安防，温度，湿度，烟雾报警，红外报警等等传感器，将自动开启，保护你的家庭的安全， 这些传感器内，也全部安装了微功耗无线Wi-Fi 芯片， 通过Wi-Fi无线网络， 这些传感器和你的手机，电话保持着网络实时联系， 如何紧急情况发生，你都可以在第一时间得知，并采取应对措施。

        从发展的眼光看，“我的E家”将WiFi  无线网络延伸到了每个家庭， 采用最新的片上系统(SoC)技术，实现多种无线网络下的传感和控制， 将具有非常广阔的应用前景和商业前景。

二、我的E-家“新伙计”心脏--无线片上系统(SoC)

未来的E家庭， 将由各种分布在家庭的各个角落，主要采用微功耗技术(一个AA电池，够工作好几年)无线传感器和控制器节点组成， 每个无线节点都可以随时和Wi-Fi无线网络相联系，图一是典型的E-家里无线传感器和控制器的分布和功能图。

                              图一典型的E-家里无线传感器和控制器的分布和功能图

       E-家里这些传感器包括： 安防，温度，湿度，烟雾报警，红外报警等等传感器， 水管控制器， 灯光.窗帘遥控器 ，健康监控手表， 各种电表，水表，煤气表，热量表，空调控制器等等，大部分采用电池供电，这些微型化的节点，全部都自动连接的“我的E家”Wi-Fi无线网络内，图二是一个典型的无线网络传节点产品外观。

图二  典型的无线网络传节点产品

         从Wi-Fi无线传感控制节点的内部结构看，基本上就是一个最新的，集成了Wi-Fi基带控制和应用处理器的，具有无线功能的单片机，一个典型的内含了Wi-Fi无线SoC芯片的的无线传感/控制器节点如下图三。

图三     典型Wi-Fi无线SoC芯片节点

美国 GAINSPAN公司最近开发出的GS1010无线单片机，包括了两个ARM 7微处理器， WI-F基带， 并将闪存，SRAM ，A/D， I/O等全部集成为一个单芯片内，只需要在无线节点电路板上加上高频天线和必要的传感器和普通电池等，就可以构成一个高性能的Wi-Fi传感器/控制器无线节点， 成为E-家里新“伙计”的一员了。

三、开发E-家“新伙计”智慧-嵌入式软件

       有了无线SoC(Wi-Fi无线单片机) ， E-家里的新伙计们，就都有了一颗跳动的心，但是，要满足各种传感和控制的应用功能，进行Wi-Fi无线网络实时通讯和控制， 还需要有大脑和智慧， 这就是运行于Wi-Fi单片机内部的嵌入式软件代码， Wi-Fi单片机需要的典型的软件结构如图四。

图四   Wi-Fi 单片机嵌入式软件结构

        和普通单片机应用不同，因为要随时连接高速802.11网络，处理实时多任务，需要有实时操作系统(RTOS)， 也需要有IP网络协议栈，可以支持TCP/IP等网络等高级网络协议，包括安全和数据加密传输。 GS1010 Wi-Fi无线单片机提供了58个API，可以被开发者很容易的调用， 在API上面，用户可以方便的开发各种在WI-FI无线网络下的传感器和控制应用软件。

        和开发目前各种ARM为内核的单片机应用一样，设计者也需要一套设计开发工具，来完成GS1010无线单片机的代码编辑，编译和调试(DEBUG)。我们通过在网络上搜索，发现目前市场上已经有现成的Wi-Fi无线单片机开发系统可以购买，这是成都无线龙通讯科技公司/深圳无线龙科技公司和GAINSPAN公司合作设计的软件开发工具ARMRF-GS1010-PK，见 图五  Wi-Fi无线单片机开发系统。

图五  Wi-Fi无线单片机开发系统

        使用这套开发系统，用户可以使用开源的UCOS-II 实时操作系统， 同时可以在著名的KEIL MDK开发平台上，编辑\编译源代码和调试测试。像开发其他ARM7 处理器(单片机)嵌入式软件一样，快速完成WIFI无线单片机嵌入式应用软件开发工作。

       E-家里的新伙计，装上了软件的智慧，就可以非常聪明的自动进行无线网络连接，自动实现微功耗控制和电池能量管理，自动完成数据收集，处理， 实现家庭自动化和智慧化。