基于Windows IoT的智能家居系统的设计

单正翔

【摘 要】本文介绍了一种新型的基于Windows IoT的智能家居系统的设计，系统采用Windows IoT作为系统的软件平台，将其运行在以开发板为基础的硬件平台，从而实现智能家居控制系统。利用服务器作为服务端连接控制端和受控端，实现对智能家居的控制。在系统的软件部分，通过编写在Windows IoT上运行的程序来控制智能家居。

【关键词】WindowsIoT；物联网；智能家居

0 引言

随著微电子技术与计算机技术的发展，智能家居正逐渐成为人们生活中必不可少的一部分。智能家居能够将计算机网络通信技术、嵌入式技术和传感控制技术与家庭生活有关的各种子系统有机地结合起来，通过统筹管理，使家居生活可以更加舒适和方便。目前智能家居是物联网的一个重要研究方向，有着非常优秀的发展前景。

Windows IoT是微软公司推出的一种嵌入式系统。它包含企业版（IoT Enterprise），移动版（IoT Mobile Enterprise）和核心版（IoT Core）。其中核心版本可以用于低内存和存储空间的小型设备，目前开发者可以免费使用。Windows IoT通过为智能设备提供智能化的物联网的解决方案，简化了物联网。Windows IoT能将Windows的各种功能带到物联网设备。包括更新设备，使用强大的工具保护和管理这些设备，并将设备连接到云，并且适用于各种协议和平台。

当今时代，智能手机，平板电脑以及路由器等智能设备的普及给了智能家居的发展提供了各种可能性。本文将利用Windows IoT设计一种智能家居系统，使人们在日常生活中可以非常方便的方式进行多成员、远程和实时的智能家居体验。

1 系统总体设计

本系统由三部分组成，包括受控端、服务端以及控制端。其中受控端由受控器和家居设备两部分组成。本系统的控制端与受控端通过服务端而连接。

1.1 控制端

控制端可以是智能手机、平板电脑或者其他各种智能设备。智能手机和平板电脑通过网络实现与服务端的连接，并且通过客户端通过Web层面对服务端发送数据和添加命令。

1.2 服务端

服务端采用云计算技术，是受控端和控制端之间的桥梁。它可以把控制端的命令和数据传送给受控端，从而实现控制端对受控端的控制，以及对受控端数据的发送。

1.3 受控端

受控端包含受控器和家居设备两部分。受控器中安装Windows 10 IoT Core系统，并与家具设备连接。家具设备可以是各种家用电器。Windows 10 IoT Core可以运行在多款物联网开发板中。在本设计中，以树莓派3（Raspberry Pi 3）为受控器，来控制灯的开关。

2 Windows IoT的安装

2.1 下载工具

在电脑上下载Windows 10 IoT Core的安装工具，工具可以在微软的官方网站上下载到。

2.2 安装系统

打开Windows 10 IoT Core的安装工具，将SD卡插入电脑，点击安装新设备，从下拉列表中选择树莓派3。输入要连接的设备名称和密码。然后点击安装，此时会弹出一个显示进度的窗口。这一步可能需要几分钟，具体时间取决于SD卡的速度如何。

安装完成后，就可以把SD卡插入树莓派3并且运行了。

2.3 连接开发板至互联网

进入“我的设备”，找到开发板的名称，然后单击“配置设备”。树莓派3本身带有WiFi适配器，可以直接连接至WiFi网络。

2.4 配置开发板

进入“我的设备”，在列表中选择开发板，可以进行其它的各种设置。

3 系统软件设计

在软件设计之前，需要配置服务器。本系统需要建立两个程序。一个程序在开发板上运行，接受服务器发来的信息并且控制灯的开关，完成信号收发的功能。另外一个是发送信号的程序。

Windows IoT可以使用Visual Studio Community 2015进行软件开发。建立一个UWP工程，选择“Windows IoT Extensions for the UWP”。

首先定义连接灯的GPIO控制器和PIN，然后配置服务器的属性，构造函数中，启动GPIO控制器和连接灯的PIN。

4 系统测试

系统设计完成后，经过各种充分的实验，系统工作非常稳定。点击开关按钮，灯随着按钮的开关点亮。

5 结语

本文设计了一种基于Windows IoT的智能家居系统，其中介绍了系统的整体框架和软件的设计。相对于其他智能家居系统来说，本系统可以降低系统的操作难度、降低了用户的成本，而且实现了跨平台间的简单操作。采用基于Windows IoT的智能家居系统， 不仅可以实现各种功能，开发还相对简单，使得智能家居的发展更加平民化。

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[责任编辑：田吉捷]