Панель управления Системой умного дома
Разработанное нами устройство представляет собой настенный тачскрин планшет, предназначенный для управления периферией умного дома.
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.
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.
Разработка ядра и драйверов ОС
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.
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.
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.
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
Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, NFC, радио
Время загрузки:
<3 секунд