基于crotex-A8嵌入式智能家居网关的设计与应用

发布时间：2017-08-10 21:24

  本文关键词：基于crotex-A8嵌入式智能家居网关的设计与应用

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【摘要】：随着物质生活的不断提高,舒适、方便、智能的生活方式越来越受到人们的重视。而衣食住行当中,舒适,方便的住房无非起到了缓解生活压力,让人们重新找到幸福的重要作用。智能家居系统成为了解决这一问题的根本的解决方法。而对智能家居的控制系统而言,家庭网关决定了该系统的灵活性和优劣性。本文在分析当前国内外智能家居控制系统发展现状的基础上,针对目前智能家居控制系统存在的入手难的问题,设计并实现了一个可利用周围较为性价比高的硬件去实现智能家居控制系统网关,本文设计在充分利用现有的Wifi资源的情况下,并通过对几种无线通信网络技术的比较,选定Zig Bee技术作为智能家居系统内部组网技术,再加上智能路由的wifi技术使得这个网关的控制方法多样,同时操作简单,同时可以利用Open Wrt路由系统设置云端服务,进行数据存储和备份,同时可以设置登陆验证,密码正确,通过iptables给连接的ip开放权限。论文主要研究内容如下:(1)设计了智能家居网关的思路,搭建了基于Cortex A8内核和智能路由Tplink-703n的嵌入式硬件平台。研究了嵌入式Linux操作系统内核,以S5PV210芯片为控制核心,并将基于Open Wrt的智能路由成功融入到该系统,并编写了相关的控制程序和显示页面。(2)采用Zig Bee技术构建了智能家居无线通信网络,选定星型网络作为智能家居系统的拓扑结构。(3)研究了Open Wrt的路由和Zig Bee联合组网原理,并进行了CGI交互程序以及各个模块中Linux程序的设计。(4)搭建了智能家居WEB服务器,使用户能通过外网控制智能系统,实现了可以通过浏览器打开web界面进行登陆与控制,并且设置安全验证。经实验表明,本文设计的智能家居网关可以利用web远程访问并进行家居环境的信息监测,并且可以实现通过Internet和本地对设备进行控制和状态监测,而且实现了家庭网络中Zig Bee节点的通信,能够较好的实现对家居设备的集中化管理与控制,并增强了安全性能方面的工作。
【关键词】：智能家居 网关 Linux ZigBee OpenWrt
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273.5;TP393.05
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-15
• 1.1 课题研究背景及意义12
• 1.2 国内外发展现状及趋势12-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-14
• 1.4 论文的组织结构14
• 1.5 本章小结14-15
• 第2章 智能家居系统的总体设计15-20
• 2.1 智能家居系统的需求分析及功能实现15
• 2.2 系统构成15-16
• 2.3 无线传输系统的设计16-19
• 2.3.1 系统网络技术概述16-17
• 2.3.2 联网方案的选择17-18
• 2.3.3 ZigBee网络拓扑结构的选择18-19
• 2.4 系统总体结构的实现19
• 2.5 本章小结19-20
• 第3章 基于OpenWrt的智能家居系统服务器的设计20-28
• 3.1 OpenWrt简介及移植20-22
• 3.1.1 OpenWrt的简介20
• 3.1.2 OpenWrt移植20-22
• 3.2 OpenWrt系统功能分析与设计实现22-27
• 3.2.1 系统功能分析22
• 3.2.2 具体功能方案设计和实现22-27
• 3.3 本章小结27-28
• 第4章 智能家居系统硬件电路的设计28-34
• 4.1 智能家居网关的硬件电路设计28-29
• 4.1.1 系统硬件结构设计28
• 4.1.2 ARM cortex-A8 处理器28-29
• 4.1.3 ZigBee处理器29
• 4.2 网关主要电路设计29-32
• 4.2.1 ZigBee模块电路29-30
• 4.2.2 以太网接口电路设计30
• 4.2.3 串口电路设计30-31
• 4.2.4 GPRS模组接口31-32
• 4.2.5 TTL电平串口电路32
• 4.3 本章小结32-34
• 第5章 智能家居系统软件电路设计34-57
• 5.1 智能家居系统的软件设计方案34
• 5.2 开发平台的搭建34-40
• 5.2.1 交叉编译环境的构建34-35
• 5.2.2 BootLoader的移植35-36
• 5.2.3 Linux内核的移植36-39
• 5.2.4 yaffs文件系统移植39-40
• 5.2.5 搭建NFS开发方式40
• 5.3 网关主程序与GTK图形界面程序设计40-49
• 5.3.1 数据库软件设计41-42
• 5.3.2 网络串口程序设计42-44
• 5.3.3 照明控制系统的程序设计44-47
• 5.3.4 温湿度模块控制程序设计47-49
• 5.4 嵌入式Web服务器的实现49-55
• 5.4.1 嵌入式Web服务器boa的移植50-52
• 5.4.2 Web页面设计52-54
• 5.4.3 CGI程序设计54-55
• 5.4.4 网关与ZigBee协调器通信软协议的设计55
• 5.5 OpenWrt路由和网关通信功能实现55-56
• 5.6 本章小结56-57
• 第6章 系统实验结果及分析57-61
• 6.1 Internet远程访问测试57-58
• 6.2 远程监控功能测试58-59
• 6.3 本机GTK界面测试59-60
• 6.4 本章小结60-61
• 第7章 总结与展望61-62
• 7.1 总结61
• 7.2 后续展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 作者简介66
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 谭涛;徐晓辉;黄晓亮;王盟;温阳;;基于Arm-Linux的嵌入式智能家居控制系统的设计[J];电子设计工程;2011年03期

2 李孟歆;范静静;张颖;张锐;侯丁丁;许伟靖;;基于小波边缘提取的混合运动目标检测算法[J];集成技术;2013年03期

3 吴承毅;;物联网技术在智能社区中的应用[J];物联网技术;2011年06期

4 汤春明;张荧;吴宇平;;无线物联网中CoAP协议的研究与实现[J];现代电子技术;2013年01期

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本文编号：652768