嵌入式linux是將日益流行的Linux操作系統進行裁剪修改，使之能在嵌入式計算機系統上運行的一種操作系統。嵌入式Linux既繼承了Internet上無限的開放源代碼資源，又具有嵌入式操作系統的特性，如今已被廣泛的應用于工業(yè)制造、過程控制、通訊等眾多領域。

本文設計并實現了一種基于嵌入式Linux的智能家居照明節(jié)能控制系統，節(jié)能效果佳，而且性能優(yōu)異。

1、智能家居照明節(jié)能控制系統硬件設計

1.1硬件總體設計

依據智能家居照明節(jié)能控制系統的功能需求，綜合分析整個系統的成本和開發(fā)進度控制需求，設計的基于Linux的智能家居照明節(jié)能控制系統的硬件總體結構用圖1進行描述。

1.2 ZigBee接口電路設計

利用跳線設置獲取通信節(jié)點的類型、TTL電平收發(fā)、串口通信等實現和控制器之間的通信，能夠大大節(jié)省嵌入開發(fā)時間。設計的ZigBee接口的輸入電壓是5V，最大發(fā)射電流是80mA，最大接收電流是60mA，在睡眠模式下的功耗只有25μA/h。ZigBee接口和處理器的電路連接用圖2進行描述。

圖2中，其中引腳5和主板電源連接，引腳6接地，引腳7和主板RX1相 連，引腳8和主板SYS相連。

1.3 WI-FI接口電路設計

WI-FI模塊選用海華公司AW-GH321為主芯片，該芯片將Marvell公司生產的88W8686作為內核，支 持IEEE802。11b/gWLAN協議，有SDIO/G和SpI兩種接口方式，能夠有效節(jié)約電資源，具有功耗低的特點。WI-FI接口電路用圖3進行描述。

1.4 照明節(jié)能控制電路

照明節(jié)能控制電路主要由ZigBee接口電路、交流電過零采集電路和白熾燈驅動電路組成，框圖如圖4所示。

智能家居照明節(jié)能的基本原理為控制流過白熾燈電流的大小，也可將其轉換成通電時間的長短，因此需確定交流電過零點。

本節(jié)通過交流電過零采集電路確定交流電過零點，從而準確調控雙向可控硅的導通角，以實現對白熾燈通電時間的控制。交流電過零采集電路用圖5進行描述。

圖5中，通過變壓器將220V的交流電轉換成低壓交流電，低壓交流電的電壓是16V，Dl代表全波整流橋，主要負責將低壓交流電整流成100Hz的脈動直流電。R1和R2為限流電阻，避免因電流過大導致與其相連的Ul光耦發(fā)光管被燒毀。在電壓高于發(fā)光管導通電壓的情況下，光耦中的光敏三極管將輸出低電平，反之將輸出高電平，即為中斷信號。

白熾燈驅動電路可通過繼電器或可控硅進行驅動。繼電器驅動電路屬于機械動作，效率較低，無法滿足系統功能需求?？煽毓枋且环N關鍵的半導體器件功率器件，能夠有效用于高電壓和高電流的控制。本節(jié)將可控硅作為功率控制器件，白熾燈驅動電路用圖6進行描述。

圖6中，MOC3022為光控可控硅，其不僅能夠起到隔離的作用，防止控制器被外部高壓信號損毀，而且可用于觸發(fā)Q1BAT06導通?？刂破鱅O端口和MOC3022發(fā)光管的負極相連，在IO口輸出低電平的情況下，發(fā)光管被點亮，光控可控硅處于導通狀態(tài)。Q1BAT06是雙向可控硅，可流過交流電，且導通后即使觸發(fā)信號消失，其仍可保持導通狀態(tài)，直至無負載電流流過。

交流電的各半波階段均需輸出觸發(fā)信號，觸發(fā)信號的輸出時間直接影響燈泡亮度，隨著可控硅導通時間的減少，白熾燈亮度逐漸降低，通過控制白熾燈亮度實現智能家居照明節(jié)能控制。

2、智能家居照明節(jié)能控制系統軟件設計

在對智能家居照明節(jié)能控制系統進行軟件設計時，系統選用嵌入式Linux操作系統，因為Linux操作系統具有豐富、內核穩(wěn)定和網絡功能豐富等特點。在本系統中，嵌入式圖形界面 GUI選擇QT/Embe-ded，引導程序選擇U-Boot，根文件系統選擇Yaffs，Linux內核選用Linux2.6版本?；谏鲜龇治?，基于嵌入式Linux的智能家居照明節(jié)能控制系統的軟件架構如圖7所示。

3、照明節(jié)能控制引導程序設計

照明節(jié)能控制引導程序主要用于對整個系統中的全部燈具進行節(jié)能控制，當上位機發(fā)出控制指令時，利用S3C2410A處理器進行處理，寫入多路開關控制數據，通過照明節(jié)能控制電路實現智能家居照明節(jié)能控制。

實驗結果分析為驗證本文設計的基于嵌入式Linux的智能家居照明節(jié)能控制系統的有效性，進行了相關實驗分析。

圖8描述的是智能家居照明節(jié)能控制系統控制終端，在控制終端即可對燈開關和亮度進行調控。為了驗證本文系統的有效性，將KNX總線系統和WSN系統作為對比，對某智能家居進行照明節(jié)能控制，得到的節(jié)能結果如表1～3所示。