基于6LoWPAN的智能家居网关研究与实现

发布时间：2017-04-15 00:02

  本文关键词：基于6LoWPAN的智能家居网关研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技的发展和社会的进步,人们对居住环境和生活质量的要求也逐渐提高,个人电脑和互联网的出现改变了人们的生活方式,各种家电设备也在朝数字化、智能化、网络化方向发展,智能家居逐渐成了一个研究的热点领域。智能家居网关作为智能家居系统的核心部分,即负责与家庭内部智能设备的通信,又负责与外部互联网的连通,并为家庭内部网络与外部网络的信息交互提供转换功能,同时为远程管理控制家庭内部设备提供统一的交互界面。本文先介绍了智能家居网关的研究背景、研究意义,然后根据网关的基本功能需要提出了双芯片结构的智能家居网关总体设计方案,最后基于6LoWPAN完成了网关的设计和实现。本文的研究重点有三个方面：网关连接家居设备和外部网络的技术、双芯片结构的网关内部IPv6通信机制、网关数据管理服务。(1)网关连接家居设备和外部网络技术。网关内部网络采用6LoWPAN技术与家居设备节点通信,外部网络通过以太网连入互联网,本文先研究了6LoWPAN协议,然后结合开源无线传感网操作系统Contiki系统,在昂宝公司的8051单片机上实现了Contiki系统的移植,并为网关与家居设备节点间的通信设计了应用协议,包括加网离网管理,数据通信格式。网关外部网络采用了开源路由器系统OpenWrt系统,本文先分析了其原理,然后移植到了tiny6410开发板上,至此网关具备了家用路由器的功能。(2)双芯片结构的网关内部IPv6通信机制。本文网关采用了双芯片结构,网关节点模块用来处理家居内部网络的通信,网关主模块用来处理外部网络的通信,两个模块间通过串口连接,网关主模块采用linux中虚拟网卡技术,通过SLIP协议在两个模块间传输IPv6数据报文,由于家居设备采用了6LoWPAN协议,所以网关与家居设备可直接通过IPv6协议通信而不需要协议转换,这是6LoWPAN的优势所在。(3)网关数据管理服务。为实现统一管理家居设备,本文基于第三方物联网云存储服务器yeelink,在网关主模块上设计了数据监视程序和控制命令接收程序。数据监视程序负责将家居设备的数据通过http请求上传到yeelink服务器,并采用linux的cron工具周期执行上传任务,用户通过浏览器或官方提供的移动端APP程序可远程访问yeelink服务器上家居智能设备的工作状态实现数据监控。控制命令接收程序通过比对服务器与本地数据,来决定是否需要向家庭设备发送设置参数的IPv6控制命令报文,从而达到远程控制家居设备的功能。
【关键词】：智能家居网关 双芯片结构 OpenWrt Contiki yeelink
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU855;TP393.05
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• CONTENTS10-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 课题的主要工作及章节安排15-16
• 第二章 智能家居网关总体方案设计16-21
• 2.1 智能家居系统概述16
• 2.2 家居网关功能分析16-18
• 2.2.1 感知接入方式16-17
• 2.2.2 网络互联17
• 2.2.3 远程监控17-18
• 2.3 智能家居网关的总体方案设计18-20
• 2.3.1 网关总体结构18-19
• 2.3.2 智能家居网关平台总体硬件结构19
• 2.3.3 智能家居网关平台软件架构19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 智能网关节点系统设计21-46
• 3.1 IEEE802.15.4技术简介21-24
• 3.1.1 IEEE802.15.4拓扑结构21-22
• 3.1.2 IEEE802.15.4帧格式22-24
• 3.2 6LoWPAN技术简介24-29
• 3.2.1 6LoWPAN的主要功能24-25
• 3.2.2 6LoWPAN的实现25-29
• 3.3 Contiki系统分析29-32
• 3.4 网关节点模块设计32-45
• 3.4.1 网关节点模块硬件平台33-34
• 3.4.2 网关节点模块软件设计34-40
• 3.4.3 Contiki系统移植40-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 智能网关主系统设计46-64
• 4.1 智能网关主系统硬件平台46-47
• 4.2 智能网关主系统软件系统47-59
• 4.2.1 OpenWrt系统分析48-52
• 4.2.2 OpenWrt系统的构建52-59
• 4.3 网关主系统与网关节点系统的通信方式59-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 智能网关系统管理服务64-72
• 5.1 yeelink简介64-66
• 5.2 网关管理服务设计66-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第六章 智能网关系统测试72-75
• 总结与展望75-76
• 参考文献76-78
• 攻读学位期间发表的论文78-80
• 致谢#@@

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨士元;“智能家居”系列讲座之一 掀开智能家居的面纱[J];中国计算机用户;2002年33期

2 薛晓强,李冬霞;智能建筑和智能家居[J];家具与室内装饰;2003年07期

3 杨文飞;;智能家居在中国的发展足迹[J];智能建筑;2004年01期

4 本刊编辑部;;关于智能家居[J];智能建筑;2004年04期

5 杨士元;;我国智能家居的发展与趋势[J];智能建筑;2004年04期

6 魏江滨,王双红;智能家居建筑的技术分析[J];山西建筑;2005年23期

7 陈东晖;智能家居 无线浪漫[J];多媒体世界;2005年03期

8 高小平;中国智能家居的现状及发展趋势[J];低压电器;2005年04期

9 ;智能家居相关技术及比较[J];电脑知识与技术;2006年03期

10 向忠宏;;打造个性化智能家居[J];电脑知识与技术;2006年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 吴效明;赵锦萌;吴剑波;;智能家居的医疗监测技术研究[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会壁报展示论文[C];2010年

2 荣蓉;吴文p，

本文编号：307128