想象一下：您准备欣赏电视节目，在您说“看电视，新闻联播。”这句话的时候，电视打开了，频道调整到中央一台，窗帘拉上了，房间的光线逐渐调整到最适宜看电视的程度……或者，在您回家的路上，自动为您提前打开空调，调整室内温度到合适程度，接通通风装置；调节好室内的光线；把您预先准备好的食物用微波炉加热。这样，您一回来就可以享受到清新的空气、舒适的环境，或许还有一杯热茶……
这看起来就想科幻影片里描写的一样。可是，事实上这样的生活已经近在咫尺。随着IT产业的发展和人们生活水平的提高，“智能住宅”、“家庭自动化”等技术的发展正受到人们的密切关注，相关产品也在逐渐成熟。
基于Motorola多元化的DigitalDNATM技术，我们开发出应用于家庭的一系列智能化网络控制系统，已经在近千家住户中实际使用，这些充满智慧与灵感的模块使得人们的生活更加轻松写意。
网络化的智能家居系统由智能家庭总线以及总线上挂接的多种功能模块(节点)构成。在一个对等型的网络上众多节点可以交换数据和相互控制，通过专门开发的ECHome Pro软件，可以设定各节点之间的逻辑关联和工作模式。
图 1 网络化智能家居系统的节点构成
在解决智能住宅中的设备互联问题时，采用了分布式网络控制系统这一方案，它非常适合众多的嵌入式智能设备发挥网络化的特点，更容易扩充和维护。
由于采用了对等网、单一总线方式，使得系统的布线简洁、安装方便。所有的终端设备可随时接入总线或脱离总线；
作为一套成本敏感的消费电子产品，应以提供实用化功能为原则，将其控制在合理的价格范围。每个网络节点根据不同的功能需求，选择MC68HC08系列的某一款微控制器。例如，在“以太网网关终端”和“智能灯光控制器”中，采用了MC68HC908SR12；而在“红外家电控制器”、“智能电话控制器”等资源要求相对较多的节点，采用MC68HC908GP32作为核心。
本论文将选择最具有代表性的两个节点的设计情况进行深入介绍：
以太网网关终端（ESWeb）
该网关终端一端连接在小区的以太网上，另一端连接在家庭内的控制总线上。它可以提供三表传送、安防报警、紧急求助、网络远程控制等功能。该终端采用MC68HC908SR12设计，实现了TCP/IP协议栈及Web Server。
智能灯光控制器（ESLight）
它是智能网络上一个典型的节点。具有轻触式调光控制、网络场景控制、红外遥控、预设存储等丰富功能。通过面板上的轻触按钮，可以控制灯光的开关和亮度，或者使多盏灯光进入某种预设的场景；也可以通过手持遥控器来控制住宅内所有的灯光。通过遥控器上的场景设置按键，可以方便地设定灯光场景和迅速切换。
二、设计概述
在网络智能家居系统中，具有代表性的两个节点是“以太网网关终端”和“智能灯光控制器”。如下图所示，通过智能灯光控制器，可以对各盏灯光进行直接控制；通过以太网网络终端，可以实现对灯光亮度的远程控制和查询。
图 2简单的控制网络框图
下面将分别介绍它们的设计方案。
2.1 以太网网关终端
2.1.1 背景信息
随着互联网技术的发展，宽带网络在全国范围内迅速发展。许多新建住宅小区都将以太网铺设到了用户家庭，使得整个小区的居民通过以太网实现宽带上网成为可能。
同时，随着社区服务的完善，智能小区需要通过一个安装在每个家庭的终端设备实现信息发布、物业管理、三表传送、紧急求助等功能。以往，这样的信息终端和社区服务中心通过铺设专线，如485总线来进行连接，工程量大，故障率高，且由于只能采取主机轮循方式而效率较低。如果能够利用已经铺设到用户家庭的、现成的、稳定的以太网络组建社区综合服务体系是一项非常有意义的事情。而目前基于以太网的信息终端通常采用32-bit 的微处理器和Windows CE等通用操作系统，这种结构开发周期短、功能强、信息交换速率高、但致命的缺点是成本太高，这也是一直在国内无法推广的主要问题。
因此，向智能小区的每个住宅提供一个基于8位MCU连接Ethernet的低成本信息终端，不仅具有实用价值，而且市场前景也相当广阔。
2.1.2 设计目标
在本方案中，设计了一台家庭信息终端，安装在智能小区的每个家庭中，提供三表传送、安防报警、紧急求助、网络远程控制等功能。它是相对独立的智能测控设备，可以直接与小区的以太网相连接。
作为一个成本敏感的消费电子产品，应以提供实用化功能为原则，将其控制在一个适当合理的价格范围。在此应用中，信息终端对数据交换的速率要求并不高（如1Mb/s以下），所以可采用价格低廉的高速MCU，写入TCP/IP协议，从而将整个终端的成本降到100-200元人民币。
经过分析，我们选择了MC68HC908SR12作为设计核心，并利用10M以太网芯片RTL8019AS建立Ethernet网络连接。
在软件设计方面的重点是实现TCP/IP协议栈，由于RAM和FLASH空间的限制，必需设计出相当精炼的网络连接协议栈，同时又需要保证其可靠性。基于IP的设计使它能通过一个开放的网络平台相互通讯。
68HC908是具备FLASH在线编程能力的MCU，为了满足调试、升级的需要，我们设计了利用以太网进行在线程序升级的代码，使得信息终端可以通过下载新的应用程序来获得更丰富的功能。
由于信息终端是一台嵌入式WWW服务器，使得用户在世界任何地方随时可以上网通过WWW浏览器了解家中情况并简单控制家中电器，进行设防/撤防；真正让用户每天都能感受到家庭智能化的强大魅力。
2.1.3功能特性
1. MCU采用Motorola的MC68HC908SR12（7.4MHz Bus Frequency，512byte RAM，12KB FLASH）；
2. 10M Ethernet 采用RTL8019AS以太网芯片；
3. 软件上实现协议：ARP, ICMP, TFTP, UDP, TCP, IP, TELNET, HTTP, CGI等；
4. 网络类型：Ethernet 通讯介质：UTP（非屏蔽双绞线）；
5. 网络带宽：10Mbit，由于处理器限制，实际只能达到50Kbit/s左右的传输速率；
6. 输入： 4路光电隔离，可以配接传感器，紧急求助按钮等；
7. 输出： 4路光电隔离输出，可配接功率驱动模块；
8. 键盘：16键，功能：智能终端配置、设防/撤防等；
实际上，在68HC908系列MCU上实现了TCP/IP协议栈之后，其应用领域是相当广泛的：
1. 网络化控制：电机、灯光、工业自动化、家庭自动化……
2. 网络仪表：远程分布式数据采集……
3. 网络家电：智能家电、WWW方式监控界面、在线更新……
4. 网络摄像机：在远程浏览器上可以进行视频监控；
5. 家庭网关：非INTERNET协议的轻量级设备联网的转换器；
2.2 智能灯光控制器
2.2.1 背景信息
随着人们生活质量的提高，灯具已不单纯是实现室内基本照明的工具，而且是建筑装饰的一种实用艺术品。当家里有各式各样的灯具之后，将它们精心地搭配在一起，并且达到最适合气氛的效果是高品质生活的需要。同时目前灯光的控制主要还是手动形式，逐个地去控制所有的灯具，这样不仅麻烦而且效率低下，也不符合现代舒适生活的标准。
因此，一个可以对灯光进行方便的控制，同时提供场景组合等功能的智能化灯光系统不仅具有实用价值，而且市场前景也相当广阔。
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