Система умного дома представляет собой сеть устройств, в которую обычно входят освещение, бытовые приборы, розетки и системы регулирования температуры. Чтобы вы могли контролировать такую систему, производители предлагают панели управления с интуитивно понятным интерфейсом на дисплее с сенсорным экраном.

Запрос

Производитель систем умного дома искал надежного партнера, имеющего большой опыт в разработке электроники. Компании требовалось спроектировать панель управления для своего продукта.

Решение

КЕДР Solutions разработала головное устройство для управления умным домом в виде планшета, выполнив его на базе микропроцессора Allwinner A20. Мы спроектировали принципиальные схемы, развели платы и испытали прототип. В устройство входят: сенсорный экран с диагональю 7 дюймов, NFC-модуль для контроля доступа к системе, а также радиочастотный модуль для интеграции планшета с IoT-экосистемой заказчика. Мы также разработали специализированную сборку Linux и написали драйверы для различных модулей системы.

Спроектированная инженерами КЕДР Solutions главная печатная плата в панели управления Умным домом

Часть главной печатной платы в панели управления умным домом

Выполненные работы

Разработка встроенного аппаратного обеспечения

Разработка аппаратного обеспечения включала в себя проектирование трех печатных плат: главной платы, адаптерной платы для ЖК-экрана и платы для фоновой подсветки.

Проектирование принципиальных схем
Разводка печатных плат
Создание файлов для изготовителя
Тестирование аппаратной части
Отладка

Разработка ядра и драйверов ОС

Разработка специализированного образа Linux
Разработка драйверов

Автоматическое тестирование

Мы создали консольное приложение для тестирования встроенной системы. Оно позволило нам проверить работу каждого компонента панели управления: дисплея, сенсорного экрана, колонки, микрофона, аккумулятора и т.д.

Разрешенные сложности проекта

Плата для интеграции с IoT-экосистемой

Главная печатная плата для системы умного дома имеет разнообразные средства беспроводной связи: Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, NFC и радио.

Адаптерная плата для ЖК-экрана

Она позволяет заменять ЖК-дисплей, который подключается к главной плате, не меняя саму главную плату.

Плата для светодиодной подсветки

Позволяет панели управления использовать в фоновой подсветке множество цветов. Чтобы с планшета можно было управлять подсветкой, мы написали специализированный драйвер для светодиодной ленты.

NFC-модуль

Оригинальный драйвер для NFC-модуля не работал с ядром Linux-Sunxi. Мы оптимизировали драйвер, сделав его совместимым с этой системой.

Qt-приложение с EGLFS

Для оптимизации производительности мы использовали плагин EGLFS, поверх которого запускаются встроенные Qt-приложения. Это позволяет им работать с улучшенной графикой без X11.

Использованные технологии

В качестве микропроцессора мы использовали систему на кристалле Allwinner A20 с 2 ядрами ARM.
Для устройства мы разработали специализированный образ Linux.
Прошивка устройства хранится на SD-карте.
В проекте использовалась однокристальная видеокамера с CSI-шиной.
Для связи устройство оснащено встроенным модулем Wi-Fi и Ethernet-разъемом.
Все ПО для проекта было написано на C/C++.
Устройство оснащено несколькими кнопками, переключателями, светодиодами, светочувствительным датчиком, микрофоном и колонкой.
Для отображения пользовательского интерфейса в устройстве есть жидкокристаллический сенсорный экран.
Для NFC-модуля мы портировали драйвер ядра Linux из другой версии ядра.
Для светодиодной ленты, отвечающей за фоновую подсветку, мы разработали специальный драйвер ядра Linux на основе существующего SPI-драйвера.
Для работы со специализированным протоколом передачи данных устройство оснащено специальным радиочастотным модулем.
Пользовательский интерфейс разработан с помощью фреймворка Qt и скомпилирован для поддержки EGLFS.
Устройство имеет 2 источника питания: встроенный литий-полимерный аккумулятор и сетевой переходник на 5 В.
Для создания принципиальной схемы и проектирования печатной платы использовался EAGLE CAD.
Для светодиодной ленты, NFC-антенны и специальной адаптерной платы для ЖК-экрана использовалась технология гибких печатных плат.

Разработка гибкой печатной платы инженерами компании KEDR Solutions

Гибкая печатная плата, подсоединенная к ЖК-экрану

Итоги

Панель управления умным домом представляет собой специальный планшет, который устанавливается на стену. Он интегрирует все умные устройства в доме в одно приложение. Устройство позволяет пользователям следить за работой системы и контролировать температуру, замки, освещение и другие подсистемы.

Разнообразные средства беспроводной связи:
Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, NFC, радио

Время загрузки:
<3 секунд