1、-PAGE . z智能住宅中的信息家電信息家電IAInformation Appliance指的是將微型電腦和通訊技術融入到傳統的家用電器中，使之智能化并具有網絡終端的功能?？梢噪S時隨地的獲取與處理信息，信息家電的重要特征是可以通過互連網雙向傳遞數字信息，因此它是網絡上的家電，而不是PC的外設。IA具有一定的智能，并應支持*種統一的、標準的通常協議，能夠互相識別。也有報告將信息家電定義為廉價易用且基于電腦技術的、上有少量簡單互連功能的裝置。它可分為Web家電Web電視、計算家電與PDA相連、通信家電Web、娛樂家電機頂盒和其它類。信息家電將帶來兩方面的好處，一是使用者可通過手機或PC機上的We

2、b瀏覽器對家電進展遠程控制，二是家電制造商可通過Internet對售出的產品進展監控。1信息家電集錦11可互聯網的移動 新型多頻手機帶有符合WAP無線應用協議的微型瀏覽器。WAP是一種新的通信標準，通過使用它可使移動能夠直接和Internet連接，把網頁縮小到在移動的顯示屏上進展顯示，真正實現把互聯網裝進口袋里。另外，它可以通過Modem和紅外線接口與電腦相互通信。此外還有帶個人記事本功能、基于Java的雙頻手機，機的數據可與PC同步。微軟公司推出了一種采用Win CE操作系統的移動原型。這種手機帶一個彩色顯示屏，還有一個可移動光標的指點裝置，可瀏覽任何用HTML語言編寫的網頁。它能以文字、錄

3、制的語音文件或 四種方式回復電子。 12具有自學習與記憶功能的廚房家 1999年由英國推出的智能冰箱，通過條形碼掃描儀來對儲存和消耗食品進展登記，同時一個13的彩色顯示屏可向主人顯示食品的保質期，還會提醒主人儲存的牛奶等食品是否已快吃完，能將需要重新購置的食品列成購物清單，以方便主人購置。還有在其門上嵌入觸摸屏和計算機并連接到互聯網的網絡冰箱。網絡微波爐可以從網上下載烹調信息自動烹調菜肴，還可在做飯過程中隨時與朋友交流經歷，記憶和改良烹調食譜?？照{可以在主人回家前半小時自動啟動。裝有電腦標簽的衣服在放入洗衣機清洗時，標簽能夠告訴洗衣機應當用那一檔速度進展清洗。各種智能家電除可通過線與因特網相連

4、，上網發送電子，也能用來進展電子購物。網絡家電可以方便地從下載新的程序、菜譜和其它新的功能，或根據自己的愛好編制新的程序。廚房電腦正在逐步形成。13普及型電腦 作為移動信息產品的掌上電腦(Palm size PC)或手持電腦(Handheld PCHPC)，均是小巧型計算機產品，其特點是能夠不受線纜的影響而能隨時隨地進展聲音和數據通信。硬件方面最關鍵的技術在于RISC(精簡指令集計算機)核心芯片，如日立公司的SH3或MIPS公司的R3000，目前多為32位，主頻133MHz，軟件方面則主要由操作系統和應用程序兩局部組成。操作系統主要是微軟公司的Windows CE和3公司的Palm OS。典型

5、的掌上電腦除RISC處理器外，置16MB SDRAM存16MB ROM(均可通過CF卡擴展)，以及56kV90高速Modem卡，可以方便地接入Internet網絡，可以播放電影中的MP3以及處理數字圖像。該類電腦中還有個人上網接入設備WebPAD、瘦客戶機、低端掌上電腦PDA等不同類型。14機頂盒 機頂盒STB(Set Top Bo*)是一種簡化的沒有硬盤的計算機，利用用戶的電視機作為顯示設備，通過撥號連接互聯網，進展網頁瀏覽和電子功能。同時配備有紅外無線鍵盤和遙控器，形成交互式電視系統，向用戶提供集互聯網接入，交互式電視影像和聲音、數字視頻錄像為一體的多媒體效勞技術。因機頂盒使用EEPROM

6、或FLASH這兩種存儲器來記憶數據，因此能實現電源關掉后保存數據，而且可以反復擦寫。機頂盒與PC在構造上沒有很大的區別，二者都是以微處理機CPU為核心的應用系統。但機頂盒只需要完成上網、播放VCD、玩光碟游戲這些特定的功能。 機頂盒的數據及電視節目通常可通過線、有線電視電纜(CATV)、VCDDVD播放機、直播衛星DBS (Direct Broadcast Satellite)這4種通道來接收。 低價位型機頂盒可以奔騰266MHz處理器、聲卡、56Kbps modem、USB接口、21GB硬盤配置構成，它沒有顯示器、軟驅及光驅，可用于文字處理、上網、收發電子，不帶Windows。新一帶電視頂置

7、盒，則可是運行速度達175MHz MIPS的64位處理器，聯網速度為56kbps，支持最新的互聯網技術標準。圖1示出了STB的連接功能及其部構造框圖。同時，高檔STB將會促使PC與TV相結合。 15交互式電視 傳統的電視觀眾只能被動地接收電視臺播放的節目。之后的個性化電視，不僅能將觀眾感興趣的電視節目送入電視機頂盤，而且還能根據客戶的個人信息及條件發送特別的廣告。交互式電視則在個性化電視的根底上又增加了交易功能，實現了電視購物(Tmerce)，它能對不同客戶推出不同的商品和廣告，從而大方便了客戶，使客戶與商家的關系親近了許多。開展交互式電視的目標是創立一對一的模式，實現與客戶的動態對話，包括將

8、信息傳送給用戶、交易和效勞三個步驟。在交互式電視方面，NDS公司的*TV技術能將大量的數碼存存儲到機頂盒或數字電視中，使電視觀眾不受節目播放次序的限制，自由選擇收看。 此外，寬帶多媒體交互電視已由Marconi、Motorola、Oracle、SGI和ViaGate五家公司(以下簡稱MMOSV)聯作合手開發成功。創造了一套完整的面向交互式電視(ITV)和數字視頻流市場的端到端商務和技術解決方案，將先進的計算機硬軟件融為一體，從而使用戶方便地改變其電視界面和容，并可從播放的列表中選擇視頻容，或使用Web瀏覽器從Internet上查找信息、玩電子游戲等。151ITV的應用對象主要集中于家庭用戶它由

9、以下三局部組成：(1)效勞中心-包括硬件平臺(視頻效勞器)及視頻效勞軟件，主要提供數據流。(2)網絡傳輸系統-由ATM寬帶網(主干網)和用戶接入網(ADSL、VDSL、Cable等)兩局部組成。(3)客戶終端-機頂盒接入方式及PC接入方式。152MMOSV ITV解決方案及其特點 (1)Marconi的ATM網絡交換機將容送入用戶家里。它提供(可以傳輸聲音、圖像和數據)的寬帶網交換機，其ForeThought Interlligent Infrastructure軟件，可實現網絡的預測性控制和管理。通過該軟件作為一種解決方案可最大限度地利用分布寬帶網。(2)用戶終端采用Motorola Str

10、eamaster機頂盒，接收信息流并將其送到用戶的電視機上。在Streamaster上運行的一些特定應用程度，可以支持用戶使用系統的個性化。Streamaster完全支持Web瀏覽器以及基于Web的應用程度，此外它還支持在線游戲，并且選裝DVD影碟機和經過集成的硬盤驅動器。ITV配置的特點就是必須滿足用戶的需要。圍繞交互式視頻娛樂傳輸的各種效勞是關鍵。(3)軟件局部采用Oracle8i數據庫和Oracle的視頻效勞器(OVS)，將容分配到網上。OVS具有一些與眾不同的特點，包括具有可視化的快進和倒退、個性化的視頻流、專有的實時RAID以及可以傳輸大量格式的能力。OVS還具有一種基于效勞器的效勞

11、的功能，允許用戶錄制實況電視，同時在進展實況視頻傳送時還可提供全VCR式控制鍵，以到達經濟地管理和存儲數據的目的，從而使ITV解決方案的配置能夠吸引用戶。(4)采用SGI origin硬件效勞器平臺來儲存視頻容。并且有可擴展性，可做到無縫升級，最多可擴大到256個CPU，同時提供2000路并發視頻流。由于此產品采用模塊化設計，使擴容變得非常容易。只要添加網絡接口模塊，就可增加帶寬；添加磁盤控制模塊和磁盤，就可增加存儲容量；軟件效勞器解決方案也同樣容易擴展。無需進展重大修改。(5)ViaGate的Vajet A400調制解調器和Viaway A406住宅網關接收容并將其送到用戶的機頂盒。16帶硬

12、盤的電視機或家電 硬盤的普及化將使每個家電都可成為家庭網絡智能節點。特別是稱為超媒體(Hypermedia)互動式電視的維納斯電腦，是人類網絡時代的信息家電，可作為來自PC、TV、DVD、Internet(寬帶Cable、ADSL、DDN、LAN、PSTN)各種信息的綜合平臺，它無需鍵盤，以手寫可使用電腦；可打IP或開可視會議；可作DVD播放器，也可移植上千種Windows游戲，可一遙控器上網，選擇就象選擇電視頻道一樣方便。在維納斯(Venus)和Microsoft的TV平臺策略中，Microsoft TV 1.0和Microsoft TV 2.0引人注目。Microsoft TV 1.0采用

13、WindowsCE操作系統，有TV瀏覽器和播送效勞功能，有路圖(Roadmap)功能。Microsoft TV 2.0的特點是家庭上網能力，有1394、HomePNA、PnP等方式，并可在家庭網絡上分配視頻，有寬帶數據共享，兼容世界的各種數字電視(DTV)標準，如ATSC、DVB、ARIB等，有全部的IE瀏覽器功能。2信息家電平臺體系 信息家電平臺的功能主要有： (1)接收并播放數字視頻節目； (2)支持多協議的Internet功能，具有良好的Web性能，使家中設備良好地實現Internet共享； (3)支持多家電網絡協議的家庭網絡控制中心功能，提供足夠的寬帶通信效勞接口，同時還應當能夠對家用

14、電器實施各種有效的控制機制。 (4)具有家庭信息效勞器的功能，為家庭事務管理提供必要的數據效勞，最終完成家庭購物、辦公、交互教學、視頻點播等全方位應用。 根據信息家電平臺的功能，相應的構造框圖分為控制子系統、數字處理子系統、接口子系統、用戶擴展接口子系統。 IBM Redwood 數字信息家電平臺的硬件構造是以ROMEO為處理器的單芯片方案。ROMEO芯片有MPEG2傳輸流解復用器，DVB(Digital Vedio Broadcast)通用解擾器，MPEG2視頻解碼器，NTSCPAL編碼器，PowerPC401D2RISC核，用于DRAM、FLASH、SDRAM等的外部總線接口單元，以及GP

15、IO(General Purpose I/O)、16550串口、1824并口、IC卡、IRDA遙控器、Modem、時間控制器(Timer/PWM)、I2C接口等8種外設接口單元。3信息家電的硬件平臺構造 Internet技術的快速開展得力于PC機的硬件平臺和軟件操作系統高度標準化，因此人們用來上網的方式也小異。然而，對于各類家用電器或智能裝置情況就不同了，它們的心臟是一顆被稱之為微控制器的單片機芯片，世界上制造微控制器芯片的廠商眾多又缺乏統一標準，從而使得這些微控制器的硬件構造和指令系統各不一樣，造成各類家用電器或智能裝置無法象PC機那樣通過標準的硬件接口及接口軟件直接接入Internet網絡

16、。必須采用其它的途徑。31Webchip 實現信息家電的方法之一是在家用電器中置一塊Web接口芯片Webchip，將其作為智能裝置連接到Internet網上的橋梁。Webchip是獨立于各種微控制器MCU的專用網絡芯片，通過標準的輸入輸出口，可與所有的微控制器相接。這樣，微控制器可以通過Webchip接收并執行經由Internet遠程傳來的命令，或將一些數據交給Webchip發送出去，這樣就將Internet技術延伸到了一個更廣闊的應用領域。可以說，Internet使21世紀的地球披上了一層神經網絡，Webchip則使這個網絡中的神經末梢不再僅僅是清一色的PC機，而是增添了無數的智能終端。家用

17、電器中的微控制器是微處理器CPU芯片并集成了假設干外圍電路的單片機，它們的運算速度和系統資源根本無法運行復雜的Internet網絡協議TCPIP。事實上，各類家用電器接入網絡只需要傳送簡單的命令或數據，并不需要復雜的功能，但實現本錢要低。Webchip既能滿足這些功能又有最低的價格，因此是連接家用電器與Internet的理想橋梁。 家用電器采用Webchip接入Internet的網絡構造如圖2上半局部所示，Webchip通過標準的SPI串口與家用電器的單片機相連接，又通過一個稱之為Gateway的網關與網絡連通。這樣，冰箱、空調、洗衣機、微波爐、電飯煲和電熱器等各種家用電器只要在其中置一塊We

18、bchip就能將它們連接到Internet網，實現智能化，這將帶來二方面的好處。一方面，使用者可通過手機、個人數字助理和PC上的Web瀏覽器對它們作遠程控制；另一方面，家電制造商可通過Internet對售出的產品進展監控，如果出現故障，它們會自動發出維修請求信號，并指出故障部位，從而使售后效勞更為迅捷。Transmeta公司推出的神秘芯片Crusoe，以其優異的性能和極低的耗電量在信息家電領域引起轟動。32嵌入式芯片 在消費類電子產品中，將嵌入式CPU芯片嵌入到各類設備中，是單片機技術與消費類電子產品技術充分結合的一種表現形式。同時也將嵌入式操作系統固化在其中，通過運行針對系統編寫的應用程序來

19、對裝有嵌入式芯片的設備進展控制和管理，以使該設備具有相當的智能。要想將Internet上的TCPIP通信協議移植到以MCU為核心的嵌入式系統上，最理想的解決方案是采用嵌入式Internet網絡技術。這種網絡構造如圖2下半局部所示。與Webchip方案類似，嵌入式Internet網絡中有一個被稱為EmGateWay的網關，它可以是一臺以Windows操作系統為平臺的普通PC機，它支持復雜的TCPIP協議并能提供 效勞，從而允許客戶通過網絡瀏覽器來遠程它，這使得它象Internet效勞器；另一方面，EmGateWay通過RS232、RS485、現場總線CAN等輕量級網以及Modem、RF、IrDA

20、等方式，將多個嵌入式設備或智能家電連接在一起，并擔當TCPIP和下級網之間有關協議的轉換任務，這又使它像Internet網關。EmGateWay及其相關技術已是一個標準化了的技術，全球著名的Motorola、ATT、Philips、Hitachi等廠商都已宣布支持這一標準。同樣也需有網絡芯片iChip，用于解決EmGateWay與嵌入式設備間的連接問題，iChip是一個低本錢的8位或16位芯片，其部固化了能技術各種輕量級總線網絡協議的軟件，它通過標準的SPI串口與嵌入式設備或智能家電的MCU相連接。當你在遠方通過Internet向自己家中*個智能家電發出一個控制命令時，信息通過網、EmGate

21、Way和iChip傳到達這臺智能家電，它只需遵命行事。如果這臺智能家電要向維修中心報告一個故障命令，這只需將信息發送給iChip，其它的事則由iChip、EmGateWay和Internet來完成了。決定信息家電功能和性能的主要因素在于它所使用的操作系統。微軟公司推出了可裁減、可定制的嵌入式操作系統開發平臺Windows Embedded,專門為嵌入式應用提供靈活方便的開發工具。最新推出的有Windows CE3.0 、Windows CE Platform Builder3.0和Windows2000 Server Appliance Kit等。另外，Linu*這一自由軟件的明珠已經相當成熟

22、，在桌面和效勞器領域足以和Windows相抗衡，Linu*的最大特點是它的源代碼是完全開放的，除價格極為低廉外，它支持大多數常見的CPU,其中包括廣泛用于信息家電的MIPS和StrongARM在?，F在使用嵌入式Linu*的信息家電產品，無論從功能和價格上都可以使用Windows CE或Palm的同類產品相比美。 同樣，MobileLinu*的推出更激起人們對用于信息家電嵌入式系統的熱潮。網虎*linu*公司開發出100K字節級的嵌入式操作系統QUARK(夸克)和總容量不到2MB的嵌入式Linu*，已經在Intel公司新推出處理器芯片StrongARM上獲得成功的應用，從而可讓用戶隨心所欲地上網

23、了。33單片系統芯片(SOC) 真正的SOC雖然還沒有登場，但已在姍姍走來。SOC在一片硅片上集成有CPU和高密度邏輯電路，再加上模擬和混合信號電路、存儲器和通信電路，有的SOC甚至還包含電子學以外的功能。為了對高度復雜芯片的設計進展驗證和仿真，推出了虛擬邏輯仿真器VLE (Virtual Logic Emulator)和VStation驗證站(Verification)。虛擬邏輯仿真器VLE與相應的軟件結合，可提供全面的仿真測試，包括存儲器模型、同步時鐘有效性模型、自動分割、仿真模型的快速編輯、以及對全部部和外部信號的分析。VStation驗證站可對多達數百萬個門的高復雜電路的設計進展驗證，

24、它既可以用作傳統的電路級仿真器，也可作為電路級與模型級混合使用，是一個嶄新的驗證平臺。 4信息家電平臺部聯網接口方案 家庭部網絡接口的媒體層方案是家庭網絡快速 開展道路上最迫切需要統一規的方面。直接關系到用戶的實際使用和安裝。 41IEEE1394 IEEE1394是一種用于信息家電和個人電腦互聯的通用串行數字化接口，定義了介質拓撲和傳輸協議，主要側重于線纜連接應用，是一個硬件和軟件集成標準。 該標準具有完全的數字接口，無需模擬數字的轉換，減少了數據喪失率；支持熱插拔，用戶可以在總線有效狀態下插拔1394設備；具有傳輸速率可升級體系，100200400MbS可在同一總線上依照應用特性隨時變更；

25、具有靈活的網絡拓撲構造，支持鏈形、樹形的多級橋連；同步通信方式可用于多媒體數據傳輸，異步通信方式可用于控制信號傳輸。42HomePNA HomePNA是一種基于線解決家庭中電腦和設備之間通信的網絡解決方案。支持Internet，支持接口協議V90、ADSL和Cable Modem，家庭信息設備通過網絡共享數據和效勞，可通過系統的調整和改善使線的速率到達IMbs。但HomePNA的方案尚在制定中。 43SWAP SWAP提供一個開放的家庭信息平臺，使各種可互操作的消費電子設備進展無線的音頻和數據通信。以建立一個家庭無線網絡。主要是利用PC在家庭的主導作用來分配和發布TCPIP協議信息，解決家庭網

26、絡問題。44蘭牙(Bluetooth)技術 Bluetooth是目前開展最為迅速的無線通信協議，它是一種通過無線短程傳送語音和數據的技術開放性標準，適用于靜止或者運動的環境。其目標是用無線替代和筆記本電腦等設備的互連纜線，使網絡更易于使用。 技術特點：工作頻率245 GHz，通信半徑10m，可以延展到100m，傳輸速率IMbS，設計適用于多種頻率的環境，使用前向糾錯(Forward Error Correction)限制遠程的頻率干擾。其組成包括語音單元，無線單元控制模塊、管理部件和軟件單元。5信息家電平臺的外部聯網方案 信息家電的迅速開展會使得13以上的因特網終端不再是PC機，但是卻不會完全

27、取代PC機的，相反，它需要通過一臺PC機來將各類信息家電組成一個易于管理的網絡。在由此構成的智能住宅中，所有的家電都具有聯想和交換信息功能，并自動執行操作程序，如下雨時會自動關窗。暴曬時卷簾會自動下落，家里沒人時暖氣會自動調低，出現緊急情況還會自動報警。 將家庭部網絡與戶外現存的各種網絡互聯可以采用有線或無線方式，有線方式有Modem、Cable Modem、*DSL技術、數據播送技術等，無線方式有WAP、LDMS(局域性多點分布效勞)等。51有線Cable Modem方式Cable Modem方式是信息家電平臺外向聯網最具潛力的方式，主要采用OAM信道調制方式。Cable Modem有IEE

28、E802.14和MSDOCSS兩種標準體系，前者的物理層支持IEEE的ITU Anne* ABC、64256 QAM，介質子層支持ATM；后者MSDOCSS的物理層支持ANNE* B，協議層支持變長數據包機制。Cable Modem的接口局部包括101001000 BaseT以太網卡、外部通用串行總線Modem。52利用無線技術進展家庭網絡接人 上行通道多采用模擬調制解調器，通過標準SLIPPPP聯接到本地IP，實際速度根據調制解調器速率而定。其中LDMS是一種雙向的數字式播送系統，主要利用地面設備進展數據收發。LMDS使用G波段，由于頻率高，所以采用集線站和網絡中心的轉發器傳輸數據。這個通信

29、中心的作用是處理所有的路徑選擇、線路交換以及橋接到Internet上等一些問題。雖然LMDS不是一個完全的交換式網絡，但是它可以建立虛擬的點對點連接，正如其他高速方案一樣，LMDS也是非對稱的系統。 6信息家電平臺軟件體系 信息家電平臺的軟件總體構造可分為設備驅動層、根本操作系統層、邏輯資源層、中間件運行環境層和應用層。61設備驅動程序層 設備驅動程序層是根據信息家電平臺不同操作系統的設備驅動規則，為應用程序提供透明的、規的控制機制所采用的軟件接口。由于信息家電平臺的CPU廠家眾多，各種平臺的構造存在差異，給編程帶來較大難度。62根本操作系統層 根本操作系統本身是一個完整的操作系統，可以直接為

30、應用程度和上層軟件提供核心效勞，應用程度可直接調用其功能，根本操作系統層的調用界面遵循POSI*系列標準，以保證應用程序有良好的可移植性。 目前的嵌入操作系統有WIN CE、Linu*、PSOS、OSopen、QA*等，嵌入式操作系統應當完成普通操作系統的大局部功能，如進程管理、線程管理、存管理、設備管理、文件系統等。 63邏輯資源層 處于這一層的軟件均為可選擇安裝的模塊，可以根據特定的環境來選用。這一層中常用的模塊有以下幾種： (1)TCPIP模塊：該模塊一般是必需的，因為TCPIP協議是Internet的根底，也是管理Jave設備的前提。 (2)界面系統：信息家電的硬件平臺不同，顯示設備也

31、大不一樣。它們可以是液晶字符顯示板或者是高分辨率的彩色顯示器，而有的甚至不配備顯示器。針對這些情況，信息家電平臺的界面系統也應該有多種形式，提供圖形窗口系統、字符窗口系統、行字符系統等。(3)文件系統：在信息家電平臺，將文件系統從根本操作系統中別離出來，作為一個單獨的模塊，這樣就給了用戶較大的選擇空間，用戶可以根據兼容性或其他 方面的需要選擇不同格式的文件系統，如FAT、FAT32、NTFS、CDFS、I節點等。(4)中文環境：中文環境主要完成中文的輸入、處理和顯示。一般包括漢化核、移植現有的中文字庫、移植現有的中文輸入法、漢化重要操作系統的運行庫。64中間件運行環境層 中間件技術是信息家電平臺軟件的關鍵環節，目前的HAVI、Jini、UpnP(Universal Plug and Play)、JavaTV等家庭網絡方案的技術實質，就是基于中間件概念來完成應用功能的。 中間件運行環境層是介于應用層和操作系統層之間的虛擬機，為應用程序提供一個相對統一的開發環境和運行環境，以便于應用程序的開發移植