Chương 1. Giới thiệu Chương 2. Tổng quan nghiên cứu đề tài Chương 3. Cơ sở lý thuyết Chương 4.
Phương hướng và các giải pháp về thực thi đề tài điều khiển và giám sát nhà thông minh dùng kit Intel Galileo Chương 5. Đề xuất công nghệ, tính toán thiết kế Chương 6. Thực nghiệm, đánh giá Kết luận và kiến nghị 4 do an CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan về board mạch Intel Galileo 2.1 Định nghĩa: Intel Galileo là một board mạch vi điều khiển chuyên dùng cho việc phát triển phần mềm và phần cứng tương tự như Andruino hay Raspberry Pi. Intel Galileo sẽ đóng vai trò là một bộ điều khiển trung tâm, kết nối với các thiết bị điện tử, và kết nối với điện thoại hoặc máy tính bảng có chạy ứng dụng đặc biệt.
Từ ứng dụng này, người dùng có thể ra lệnh đến các thiết bị nhờ Intel Galileo.1 Board mạch Intel Galileo 5 do an 2.2 Phần cứng trên mạch: Galileo Kích thước bo mạch 10cm x 7cm Bộ xử lí Intel® Quark X1000 – lõi đơn Quark, giới thiệu bởi Intel tại IDF2013, tiêu thụ ít năng lượng, kích thước nhỏ, giá rẻ; phù hợp với các ứng dụng "wearables" Mô tả về bộ xử lí (thiết kế các sản phẩm có thể mặc lên người) và Internet of Things. Kiến trúc Intel ® Pentium® Class x86 Xung nhịp 400MHz Kích thước tệp xử lí 32-bit Đồng hồ thời gian Có, cần 1 pin nút áo 3V để chạy thực Bộ nhớ đệm 16 KB L1 RAM 512KB on-chip SRAM cho các chương trình Arduino và 6 do an 256MB DRAM cho hệ điều hành 8MB NOR Flash (Legacy SPI), cho FW bootloader và lưu trữ Bộ nhớ Flash các chương trình EEPROM 11KB GPU Không Thẻ nhớ Micro-SD (dung lượng tối đa 32GB), hỗ trợ lưu trữ Bộ nhớ ngoài trên thiết bị USB 2.0 ngoài Hỗ trợ video Không. Nhưng có thể xử lý nội dung video bởi công cụ V4L2 Hỗ trợ âm thanh Không. Nhưng có thể dùng công cụ ALSA Đèn LED chỉ thị nguồn, đèn LED hiển thị cổng Serial ảo Gadget đã được bật, đèn LED hiển thị có đang đọc thẻ nhớ Chỉ thị trạng thái hay không, đèn LED hiển thị việc đã cắm dây LAN và có lấy thông tin từ dây LAN hay không.
JTAG 10-pin, Mini-JTAG header Tương thích Các Arduino shield chuẩn Arduino pinout 1.0, điện áp hoạt 7 do an động 3.1 Phần cứng trên mạch 2.3 Cấu tạo board mạch: Intel Galileo là sản phẩm đầu tiên sử dụng chip Intel Quark X1000 - SoC đầu tiên thuộc dòng "Santa Clara" của Intel được sản xuất dựa trên dây chuyền công nghệ 32nm với mức độ tiêu thụ điện rất thấp. Phần lõi của của X1000 là vi xử lí 400MHz dựa trên nền tảng Intel Pentium x86 32-bit với 16KB bộ nhớ đệm L1.1 Cấu trúc của Galileo Ngoài ra, Intel Galileo còn có: RAM DDR3 256MB. Chân cắm chuẩn Arduino Pinout 1. 8 do an Cổng Ethernet 100Mbps.
Cổng UART RS-232 Khe cắm mini-PCI Express 2. Khe cắm thẻ nhớ micro-SD hỗ trợ lên tới 32GB. Bộ nhớ flash 8MB dùng để chứa firmware hay bootloader. 256KB - 512KB bộ nhớ lưu trữ chương trình Arduino.
Khả năng chạy các hệ điều hành Linux Yocto, Linux Debian, Windows 8, Windows 10,. được tuỳ biến đặc biệt.2 Cấu tạo board mạch Intel Galileo Trong đó: Ethernet Port: Giúp mạch Intel Galileo kết nối với các modem/router để kết nối với Internet (tốc độ tối đa lên đến 10/100 Mb/s). Nếu mới mua mạch về mà chưa đụng chạm gì hết thì mặc định chức năng của cổng này sẽ không được khởi động. 9 do an RS-232Port: cổng này là một trong 2 cổng UART (Serial) vật lý trên Intel Galieo.
Nó có hình dáng giống hệt một jack cắm tai nghe 3.5mm trên điện thoại. Bắt buộc phải dùng cổng này nếu muốn truy cập sâu vào hệ thống để cài đặt những hệ điều hành Linux khác (Ví dụ debian, ubuntu, centos,. Nếu không, chỉ có thể cài đặt được hệ điều hành Yocto. Để kết nối vs máy tính cần phải có một bộ SF Cable, DB9 Female to 3.5mm Serial (đối với máy tính để bàn có cổng COM) và nếu dùng máy tính xách tay hoặc máy tính bàn không có cổng COM, thì cần thêm bộ USB 2.0 to RS-232 DB9 Serial Converter.
Tuy nhiên, chúng ta vẫn có một cách khác nối với máy tính để bàn có sẵn cổng COM , 3 sợi dây breadboard đực và 3 sợi dây breadboard cái là đủ. USB Client: Cổng này là cổng Micro USB (uUSB) vì vậy chúng ta có thể lấy dây sạc điện thoại thông minh để sử dụng. Cổng này dùng để lập trình với chương trình Arduino từ máy tính. Cổng này là CỔNG SERIAL ẢO duy nhất của Intel Galileo, và nó được thiết kế ra để cho chúng ta lập trình với chương trình Arduino.
Khi chúng ta cài một hệ điều hành Linux khác (ví dụ debian) thì lúc bấy giờ chúng ta không thể sử dụng Arduino để lập trình cho Galileo được nữa, mà chúng ta phải dùng các kiến thức điều khiển các chân GPIO của vi xử lý Quark.0 Host: Đây là cổng USB dùng cho việc nhận tín hiệu các thiết bị ngoại vi như webcam, usb micro, usb,. Intel Galileo hỗ trợ lên đến 128 thiết bị ngoại vi. Digital Pin, Analog Pin, Power Pin: Có các thông số sau: 8 chân cấp điện (5V, 3.) [Power Pin] 6 chân Analog (A0 - A5) [Analog Pin] 14 chân Digital (D0-D13) trong đó bao gồm 2 chân TX 1, RX 0 (cổng UART vật lý cuối cùng của Intel Galileo), và 6 chân xung PWM. Cổng 2x3 ICPS dùng để giao tiếp SPI Reboot Button: Nút này sẽ khởi động lại toàn bộ board Intel Galileo, nghĩa là nó sẽ khởi động lại cả một máy tính (ở đây máy tính là mạch Intel Galileo).
Pin 13 LED: Khi chúng ta lập trình Arduino trên Intel Galileo mà đụng đến chân digital 13 và pinMode nó là OUTPUT thì xuất HIGH là nó sáng, LOW là nó tắt. Arduino Reset Button: Nút này giống như nút reset trên mạch Arduino Uno. Khi nhấn vào nó chỉ reset Sketch được upload từ chương trình Arduino mà thôi chứ 10 do an không reset cả mạch. Chúng ta sẽ nhấn nút này nếu muốn reset lại chương trình của mình.
Và chúng ta nhấn bao nhiêu cũng được hết, nó không ảnh hưởng đến thẻ nhớ đâu. Power Indicator: đèn LED này sẽ sáng khi chúng ta gắn nguồn và mạch đang khởi động. Đèn này sẽ tắt khi Galileo đã đươc tắt. SD Activity Indicator: đèn LED này sẽ sáng khi mạch Intel Galileo có truy cập đến thẻ nhớ của chúng ta.
Viết chương trình và sử dụng tệp trên RAM sẽ làm cho thẻ nhớ của chúng ta bền hơn và Server Load của mạch sẽ thấp. MicroSD Card: Đây là nơi chúng ta sẽ gắn thẻ nhớ điện thoại nào. Nó sẽ được cài sẵn một hệ điều hành trên này và mạch Intel Galileo sẽ boot hệ điều hành ấy lên khi khởi động. Thẻ uSD Card là thẻ nhớ điện thoại.
Và mạch Galileo hỗ trợ thẻ nhớ có dung lượng đến 32GB. Thực sự thì chỉ cần thẻ nhớ 1GB là quá đủ. 5V Power In: Đây là cổng nguồn của Galileo, chúng ta chỉ việc gắn cổng nguồn của bộ sạc (có sẵn khi đập hộp mạch Galileo) vào là xong. Ngoài ra, ở dưới mạch Galileo còn có một cổng PCIe (Peripheral Component Interconnect Express).
Cổng này được Intel Galileo sử dụng để gắn card Wifi vào. Nghĩa là với card Wifi này chúng ta sẽ dễ dàng cài đặt Galileo truy cập vào một Access Point (router Wifi) nào đó mà không cần sử dụng một cục thu wifi (router Client) qua cổng LAN (Ethernet).4 Nguồn điện của Galileo: Mạch Intel Galileo có thể được cấp nguồn thông qua cổng USB Client. Tuy nhiên, Intel khuyên không nên làm như vậy. Vì vậy hãy sử dụng bộ nguồn mà Intel gửi (5V 2.0A) để cấp nguồn cho Intel Galileo.
Nếu chúng ta sử dụng một bộ nguồn riêng của chúng ta, Intel khuyên cần phải sử dụng một bộ nguồn có thể cho dòng max lên đến 3A. Và hiệu điện thế 5V vừa là hiệu điện thế tối đa và cũng là hiệu điện thế tối thiểu.5 Các ứng dụng của board mạch Intel Galileo hiện nay Xe lăn thông minh Hình 2.3 Xe lăn thông minh dùng Kit Intel Galileo Điều khiển các thiết bị điện tử như: quạt, cảm biến,… Hình 2.4 Kit Intel Galileo dùng trong điều khiển quạt 12 do an Robot Hình 2.5 Kit Intel Galileo dùng trong điều khiển Robot Ngoài ra, board mạch rất thích hợp để tích hợp trong robot, các thiết bị giám sát và y tế,…Và việc sử dụng kit Intel Galileo này cho giải pháp nhà thông minh là một ứng dụng hoàn toàn mới lạ, nếu đề tài này thành công sẽ góp phần phát triển các sản phẩm và khai thác các ứng dụng thông minh của kit này.2 Tổng quan về nhà thông minh 2.1 Định nghĩa nhà thông minh Nhà thông minh (tiếng Anh: smart home hoặc Intellihome) là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hoá hoàn toàn hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển. Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch. Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngôn ngữ của nhau và có khả năng tương tác với nhau.
13 do an Hình 2.6 Nhà thông minh 2.2 Chức năng của nhà thông minh: Các chức năng chính thường sử dụng trong nhà thông minh: 1. Điều khiển chiếu sáng (on/off, dimmer, scence, timer, logic,. Điều khiển mành, rèm, cửa cổng 3. Hệ thống an ninh, báo động, báo cháy 4.
Điều khiển điều hòa, máy lạnh 5. Hệ thống âm thanh đa vùng 6. Camera, chuông hình 7. Hệ thống bảo vệ nguồn điện 8.
Các tiện ích và ứng dụng khác 2.3 Các ƣu điểm của nhà thông minh Nhà thông minh sử dụng các thiết bị và công nghệ tự động hóa, thông minh hóa, giúp cho con người nhàn hạ hơn trong sinh hoạt hằng ngày. Nói cách khác, đây là hệ thống giúp chủ nhân tận hưởng sự tiện nghi của cuộc sống và dễ dàng quản lý tổng quát đối với cả ngôi nhà. Chỉ với một chiếc điều khiển từ xa, chúng ta có thể điều khiển tất cả , dù đang ở bất cứ nơi nào.