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的智能家居照明節能控制系統，節能效果佳，而且性能優異。

1、智能家居照明節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能控制系統的功能需求，綜合分析整個系統的成本和開發進度控制需求，設計的基于Linux的智能家居照明節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點的類型、TTL電平收發、串口通信等實現和控制器之間的通信，能夠大大節省嵌入開發時間。設計的ZigBee接口的輸入電壓是5V，最大發射電流是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 照明節能控制電路

照明節能控制電路主要由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光耦發光管被燒毀。在電壓高于發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。可控硅是一種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Q1BAT06導通。控制器IO端口和MOC3022發光管的負極相連，在IO口輸出低電平的情況下，發光管被點亮，光控可控硅處于導通狀態。Q1BAT06是雙向可控硅，可流過交流電，且導通后即使觸發信號消失，其仍可保持導通狀態，直至無負載電流流過。

交流電的各半波階段均需輸出觸發信號，觸發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能控制。

2、智能家居照明節能控制系統軟件設計

在對智能家居照明節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。基于上述分析，基于嵌入式Linux的智能家居照明節能控制系統的軟件架構如圖7所示。

3、照明節能控制引導程序設計

照明節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能控制，當上位機發出控制指令時，利用S3C2410A處理器進行處理，寫入多路開關控制數據，通過照明節能控制電路實現智能家居照明節能控制。

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能控制，得到的節能結果如表1～3所示。