姓名：张嘉眙 学号：19020100136 学院：电子工程学院
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【嵌牛导读】嵌入式Linux的家庭管理系统
【嵌牛鼻子】嵌入式Linux
【嵌牛提问】嵌入Linux在家庭管理中有什么作用
【嵌牛正文】
本文是基于嵌入式Linux的家庭管理系统，使用STM32F407作为家居控制系统的主控，利用各类传感器通过TFT进行信息显示；报警系统研究的主要是危险气体，火焰报警等；实时环境检测系统研究对温湿度、危险气体的实时检测，达到对家庭环境的整体把控；实时监控系统研究把摄像画面传回PC机或移动端，实现实时防盗跟踪；语音交互系统通过主控把采集到的语音数据进行识别，并通过云端大数据对语义进行分析，同时主控对相应的语义做出相应的应答，并利用人声来做出相应的回答，给用户达到一个极致的用户体验；无线供电系统把太阳能转化为电能，加以利用自然力量，让其达到一个环保要求；采用ST官方下的Emewin控件进行图形化界面设计，使界面更加多样，效果更加绚丽；家庭娱乐系统使用相关音乐芯片和电路设计以及功放电路等，设计出具有MP3播放的功能；采用嵌入式系统和摄像头进行人脸识别开门，利用扫描人脸识别，再经过程序的运算，实现开锁功能，从而节省时间和带来便利。
1.整体设计方案
本文设计主要有两层部分，分别为上层和下层，上层电路主要是以树莓派为核心器件，通过摄像头进行一个视频监控和视频回传的效果，通过云端数据API接口进行一个语音交互，通过UART与下层进行通信。下层电路主要是以STM32F4单片机进行整个系统的主控，STM32通过与外围相关器件进行实时通信，如温湿度传感器、显示器、无线供电、图形化界面设计等，整体设计框架如图所示。
2.主要功能实现原理
2.1 STemwin界面设计原理
Stem Win是STM32单片机系统中最常用的界面设计控件，通过Emwin官方提供的控件进行相关图标配置和背景界面的配置，把配置好的数据转换成C文件，最后移植到STM32F4MCU中，通过相关程序的配置实现界面与STM32硬件通信的完美结合，在整个Emwin编程中，加以UCOSIII嵌入式操作系，让整个界面设计不仅有美观性，还具有操作性，实现界面与控制的相互配合。如图所示。
2.2 语音交互系统实现原理
对于语音交互系统，它的核心技术是利用了云端自然语言处理技术，语音合成等现有方案，因此本设计主要将精力用在云端自然语言处理技术的研发上。
语音识别与语音合成SDK有：科大讯飞、百度语音、Google等等。经过不断的实测，发现比较好用的SDK是百度公司提供的语言处理技术。我们的家庭管理语音交互系统是通过百度服务器API接口与图灵服务器API接口连接，主控能对采集的语音数据进行识别，通过云端大数据对语义进行分析，同时主控对相应的语义做出相应的应答的过程，并且还可以通过识别的语义对家庭电器进行控制。如图所示。
2.3 人脸识别实现原理
人脸识别技术是当今许多行业的主流技术，是基于人的脸部特征，对输入的人脸图像进行一个二进制的转换或者是视频流数据的采集。首先需要判断其是否存在人脸，如果有人脸，就需要进一步的定位到每个人脸的位置、大小及每个主要面部器官的相应位置信息。通过获取的这些信息，再进一步地提取每个人脸中蕴涵的身份特征，并将其与已知的人脸数据库进行对比，从而识别每个人脸所特有的身份特征信息，最后再通过串口与STM32进行通信，从而实现人脸识别的门禁系统。整个人脸识别设计的流程图如图所示。
结论：智能时代的到来，电子科技不断改变了人类的生活，如今越来越多的行业领域都应用到了智能管理系统，智能家居也已经成为了当今一个流行的话题和研究方向，而基于嵌入式Linux的家庭管理系统的提出，更是顺应了今天市场的需求，给人们生活带来了便利。
