HomeKit智能家居平台在多联式空调系统中的应用研究

摘 要：智能家居是利用智能传感技术、网络通信技术、网络安全技术、现代计算机技术、自动控制技术等将与家庭生活相关的各个子系统结合在一起，构成一个协同工作和方便管理的智能平台，可以有效的提升家居便利性、安全性和舒适性，并实现节能、环保的家居环境。本论文是在某品牌多联式空调系统上应用HomeKit智能家居平台，从而解决其对智能化的需求，借助HomeKit智能家居平台，可以实现多联式空调系统的远程控制，远程监控，语音交互。更进一步的，可以借助HomeKit智能家居平台，与家中其它智能设备场景联动，实现全家的智能家居。

关键词：HomeKit；智能家居；多联式空调；

术语表：

1.系统总体设计方案：

HomeKit智能家居平台在多联式空调系统中的应用框图如图1所示。

其中VRF系统的各个单元之间采用HBS通信协议。

其中协议转换器实现HBS协议到HomeKit协议的转换，主要针对某品牌VRF系统与HomeKit智能家居平台之间不同通信协议的转换。协议转换器内有Wi-Fi模块，可以实现数据的无线传输。主要功能有：设定空调开/关、运行模式、温度、风速、摆风以及空调状态信息查询。

用户通过App或Siri输入VRF系统控制命令，控制命令通过Apple iCloud转化为HomeKit协议指令、然后无线路由器将控制指令透传给协议转换器，协议转换器将HomeKit协议指令转化为HBS协议指令来控制VRF系统。同时，VRF系统的状态信息通过反向链路来传递给App或者Siri。

2.协议转换器硬件设计：

本研究课题的硬件总体设计框图如图2所示，硬件主控芯片采用瑞萨HD64F39014GFXV单片机，基于Silergy SY8232电源IC的电源电路，基于HBS的VRF系统通信电路，基于UART串口通信的Wi-Fi模块，另外有时钟电路，EEPROM电路，基于PST596DNR的复位电路，按键电路，LED与蜂鸣器驱动电路。

电源电路：采用Silergy SY8232电源IC，高速响应降压DC-DC芯片，最大支持2A输出电流。4.5V～23V宽电压输入范围。SY8232采用顺泰PWM体系结构，实现高效的快速动态响应。在本设计中，电源电路负责为协议转换器供电，将电源适配器的12V/DC输入转换为协议转换器需要的5V电源输入。

主控芯片HD64F39014GFXV，负责将HBS电路传来的VRF系统数据转换为与Wi-Fi通信的UART协议数据，实现VRF系统与Apple iCloud的协议打通。

HBS电路：采用MITSUMI MM1192专用转换芯片，此芯片符合HBS（家庭总线系统）规范，具有接收和传输数据的功能。5V驱动电压。具有高集成度、高可靠性、低功耗的特点。其负责HBS协议数据的解析和编译。

Wi-Fi模块：Wi-Fi通信模块是用于VRF系统与Apple iCloud的数据传输通道，Wi-Fi模块与主控芯片的之间使用UART串口协议。同时本研究课题选用的Wi-Fi模块支持HomeKit协议，可以将主控芯片发来的串口协议信息转换为HomeKit协议。

时钟电路：根据主控芯片规格要求，采用8M陶瓷振荡器，为主控芯片产生震荡时钟脉冲。

3.协议转换器软件设计：

3.1.主控芯片与VRF系统的HBS通信规格：

HBS通信协议以半双工串口通信方式通信，通信波特率设定为9600bps，偶校验方式，数据长度最大48字节。

故障处理方式：

当出现奇偶校验错误、帧错误或溢出错误时，将接收到的数据废弃。

连续3分钟接收不到来自VRF系统发来的通信数据，判定与该VRF系统设备通信故障，协议转换器上报故障报警码给App。

3.2.主控芯片与Wi-Fi模块的串口通信规格：

协议转换器采用UART接口与Wi-Fi模块通信，以半双工串口通信方式通信，通信波特率设定为9600bps。Wi-Fi模块为主设备，协议转换器主控芯片为从设备。

4.结论：

智能家居是当下海内外研究热点，具有非常广的应用前景。根据课题需要以及本身在智能家电行业工作原因，对美的、海信、小米等智能家居厂家交流较多，对智能家居领域的发展状况及未来趋势比较了解。基于此，本课题主要研究在VRF系统上应用HomeKit智能家居平台，通过本课题的研究，实现了VRF系统的智能化控制，用户可以通过智能终端、语音控制VRF系统，同时，VRF系统可以通过场景联动进行自动化控制，而不需要用户人为控制。

参考文献：

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[3]林鹏.基于HomeOS的智能家居应用的设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2015.

[4]朱欣颖，陈曦.基于Wi-Fi智能家居控制系统的设计[J].智能计算机与应用，2014，4（6）：80～82.

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