基于Android手持設備的智能家居遙控系統(tǒng)研制

　　智能手機軟件啟動后，若為首次使用，首先需要刷一下電視機中的NFC標簽或掃描智能電視屏幕上動態(tài)生成的二維碼，以獲取智能電視的IP、MAC地址和端口信息。如圖2，以基于NFC的配對方案為例，智能手機接近電視中的NFC標簽時，手機中的NFC讀卡器會將事先寫入NFC標簽中的電視機的IP、MAC地址信息讀取出來，并通過通用異步收發(fā)傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART)接口將其傳遞給手機主控芯片。主控芯片獲取該IP和MAC地址信息后，將其存儲在自身存儲區(qū)中。其中，NFC讀卡器可選取德州儀器公司的TRF7970(射頻收發(fā)器)和MSP430(單片機/基帶控制器)組合。之后智能手機進行Socket初始化并向智能電視對應的IP地址和端口發(fā)送連接請求。智能電視的受控端軟件在指定端口接收到該連接請求后，建立Socket連接。至此，遙控器與智能電視間的初始化綁定配對過程完成，且建立了封閉的通信連接關(guān)系。此時遙控器與智能電視之間已經(jīng)通過彼此的MAC地址建立了互為指向的綁定關(guān)系，且可通過MAC地址進行設備的唯一性標識。之后，如果遙控器偵測到有廣域網(wǎng)連接，則向廣域網(wǎng)云端服務器(固定IP地址)發(fā)送綁定成功的控制雙方的MAC和IP地址。

2.2 遙控指令處理

　　初始化綁定完成后，遙控器端軟件監(jiān)測用戶是否按下了在觸摸屏界面上顯示的遙控按鍵，如果有按鍵事件，則將其通過Socket接口發(fā)送至受控端。智能電視進入正常播放界面后，受控端軟件在后臺以Service形式運行。受控端軟件監(jiān)聽并接收到來自遙控器端的遠程控制指令后，解碼并執(zhí)行接收到的遙控指令所對應的操作：比如增大音量、減小音量、調(diào)臺(頻道+1)、調(diào)臺(頻道-1)等基本操作?？蛇x的，在執(zhí)行完某指令對應的操作后，受控端軟件向遙控器端發(fā)送該指令的響應。遙控器接收到該指令后，結(jié)束本次用戶遙控行為觸發(fā)的軟件流程，回到監(jiān)聽用戶遙控按鍵行為的狀態(tài)。整個系統(tǒng)軟件主流程如圖3所示，受控端軟件主流程如圖4。

2.3 廣域網(wǎng)場景下的遙控

　　如圖1，在廣域網(wǎng)場景下，位于云端的擁有固定IP地址的服務器負責維護遙控器與受控設備之間的網(wǎng)絡與綁定配對關(guān)系列表，該表主要字段包括：發(fā)包設備的設備類型(遙控器或受控設備)、遙控器MAC地址、遙控器IP地址、受控設備MAC地址、受控設備IP地址等。云端服務器基于該列表進行遙控指令包的轉(zhuǎn)發(fā)。接收到遙控指令包時，首先解析提取該包對應的遙控器與受控設備的MAC地址對，之后根據(jù)該MAC地址對確定受控設備IP地址，并向該IP地址轉(zhuǎn)發(fā)遙控指令包。

3 運行結(jié)果

　　如圖5所示，遙控器端軟件正常運行時，在遙控器操控界面共有5個功能按鍵，分別是“靜音”、“音量+”、“音量-”、“頻道+”、“頻道-”。當遙控器端連接好智能電視并需要進行功能操作時，用戶直接點擊相關(guān)按鍵即可?；趪鴥?nèi)某品牌電視廠商的LED32EC智能電視機進行功能擴展與實驗，經(jīng)實測，局域網(wǎng)內(nèi)時延遠小于1秒，廣域網(wǎng)場景下的時延受運營商網(wǎng)絡影響，網(wǎng)絡負載正常時約為2秒左右。基于NFC的配對綁定操作可在500毫秒時間內(nèi)完成，大大縮短了傳統(tǒng)遙控器的配對綁定時間。

4 結(jié)論

　　本文論述了基于Android智能手持設備的智能家居遙控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。所研制遙控系統(tǒng)在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)環(huán)境中分別進行了實測，功能和綁定、控制時延等指標達到了預期的設計要求。所研制遙控系統(tǒng)較傳統(tǒng)的專用遙控器具有節(jié)省材料、支持多功能多類型智能家居設備遙控、支持廣域網(wǎng)遠程遙控、安全便捷的初始化綁定等優(yōu)勢，可廣泛應用于智能電視、智能空調(diào)等智能家居設備的遠程遙控。隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來和Android智能手機的普及，該系統(tǒng)在智能家居領域有著較為廣泛的應用前景。

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