基于ARM-Linux架構的遠程可控電源插座設計方案

互聯網的迅速發展，實現了信息的高速傳輸和資源共享，極大地方便了人們的生活。嵌入式系統廣泛應用于各種電器產品、智能儀表和控制設備中，它與互聯網的結合是一種必然的趨勢。
? ? 嵌入式系統和網絡技術的快速發展，為網絡遠程控制的發展和完善提供了技術基礎。
? ? 筆者綜合運用嵌入式系統和Web技術，設計了一種可通過互聯網進行遠程控制的電源插座系統，實現對家用或工業電器的遠程實時控制。用戶通過網頁瀏覽器訪問該系統，對各插座進行打開或關閉的操作，實現對與其相連接的電器的遠程控制。

1 嵌入式Web工作原理

? ? 嵌入式Web的體系結構如圖1所示?？蛻舳撕颓度胧较到y中Web服務器之間的通信協議采用HTTP(超文本傳輸協議)。嵌入式操作系統提供TCP／IP協議支持。嵌入式Web服務器提供靜態網頁，也可以通過CGI(Common GatewayInterface，公共網關接口)與后臺程序或嵌入式數據庫交互，進行數據訪問或處理。

? ? 嵌入式Web的工作流程如圖2所示。嵌入式Web服務器的主要任務是接收客戶端請求、解析客戶端請求、響應客戶端請求、向客戶端回送請求的結果?？蛻舳伺cWeb服務器交換數據之前，首先用TCP／IP建立連接，服務器端程序建立TCP類型的Socket套接字；服務器在接收到用戶端的請求后，解析客戶請求的HTTP協議頭，分析客戶的請求，根據客戶的請求做相應的處理并返回結果。

2遠程可控電源插座設計

文中設計采用ARM-Linux架構。ARM處理器縣有小體積、低功耗、低成本、高性能等特點。嵌入式Linux操作系統內核精悍，運行所需資源少，十分適合嵌入式系統應用。

2．1 系統硬件設計

遠程可控電源插座系統硬件結構如圖3所示。

? ? 嵌入式Web服務器實現對用戶的身份驗證、頁面解析與交互，根據用戶請求產生對電源插座的控制信號。存儲器存放系統的程序和頁面文件。
? ? 以太網接口模塊可選用RTL8019AS等以太網接口芯片，實現網絡通信。
? ? 控制模塊實現對連接在市電AC220 V的插座各開關的“打開、關閉”操作，進而控制相連接的電器的工作。由于嵌入式系統使用的DC3.3V電源，且電流較小，控制模塊須實現弱電對強電的控制?？紤]到響應速度、電路功耗、使用壽命等因素，控制模塊設計選用光電耦合器和可控硅?？刂颇K可控制電源插座的4路開關，其中一路的電路原理如圖4所示。

? ? 光電耦合器選用MOC3062，它集光電隔離、過零檢測和過零觸發為一體，可以自動檢測交流電壓的過零信息?？煽毓柽x用Q4010NH5，是大功率開關型半導體器件，具有耐壓高、容量大、體積小、無噪音等優點。
? ? ARM處理器的GPIO端口輸出電平不足以使光耦元件U1(MOC3062)正常工作，需要信號放大。電阻R2和下拉電阻R3組成三極管保護電路。當GPIO端口輸出為高電平時，三極管T1(9013)導通，使電阻R1和光耦U1形成通路，U1正常工作，GPIO輸入信號得到放大，雙向可控硅K1(Q401O NH5)的G控制端得到高電壓，K1導通，插座220 V供電打開；當GPIO端口輸出為低電平時，三極管T1截止，使電阻R1和光耦U1形成斷路。此時U1不工作，K1斷路，插座供電被關閉。