基于linux总线驱动的智能网关的研究与设计

发布时间：2017-08-14 18:39

  本文关键词：基于linux总线驱动的智能网关的研究与设计

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【摘要】：随着经济的飞速发展,科技水平不断提高,智能家居和物联网的产品深入每个家庭。智能家居系统主要应用于住宅中,其组成可分三大部分即综合布线部分、智能网关部分、异构网络部分。在智能家居系统中智能网关处于核心地位,因此对家庭的网关的研究意义非凡重大。目前智能家居领域中存在的问题主要是:1.没有标准的协议进行支持,使得其工业化与信息网络化进程受到制约;2.在通信协议技术不断发展的今天,未来使用不同协议接入网关的产品将会越来越多,而目前的发展现状是多协议支持的情况并不是特别理想;3.对于不同协议设备之间的通信,没有一套很好的解决方案,对于异构协议之间通信需要从设计上选择合适的硬件平台、操作系统,这使得网关的成本和性能差异较大。本文针对智能家居产品设计的现状,提出了总线--设备--驱动的设计思路来设计智能网关的驱动程序,并针对设计进行了可行性测试。按照该设计,可以提高智能网关的拓展性,同时网关基于驱动层中,使得网关程序成为linux驱动的一部分,同时使用驱动的方式可以为应用程序编程提供一套统一的接口,使得网关开发变得更加便捷。针对这一设计方式,本文首先对物联网及智能家居的概念与发展现状进行了阐述。然后对网关设计的关键性技术进行了介绍。随后通过三个方面介绍网关驱动的设计,它们分别是网关框架设计、网关框架实现、网关框架测试。网关框架设计中提出了三层设计模型,他们分别是核心层、设备层、适配器层,这三层设计基于linux中总线设备驱动模型的概念来实现的。随后分别介绍了总线层、设备层、核心层的实现方式。在提出理论框架后,在理论的基础上提出了网关框架的实现方式,并以linux操作系统作为软件平台,OK6410开发板作为硬件平台分别实现LED设备程序和串口设备程序来实现网关框架。最后在进行网关框架的测试。本文通过这两种设备实时性的测试数据来进一步说明网关设计的可行性。最后总结论文的主要工作,并阐述相关创新性与后续可以进行的进一步工作。
【关键词】：智能家居 智能网关 linux 设备模型 设备驱动
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU855;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 引言8
• 1.2 智能家居发展现状综述8-11
• 1.2.1 智能网关概述8-9
• 1.2.2 国内外智能网关现状9-11
• 1.3 研究目的及意义11
• 1.4 论文结构11-12
• 第二章 Linux总线设备驱动模型理论12-23
• 2.1 Linux设备与驱动12-14
• 2.1.1 Linux设备文件12-13
• 2.1.2 Linux驱动程序13-14
• 2.2 Linux总线设备驱动模型14-19
• 2.2.1 Linux设备模型14-15
• 2.2.2 设备模型底层结构15-18
• 2.2.3 kset、kobject关系18-19
• 2.3 Platform子系统19-21
• 2.4 本章小结21-23
• 第三章 基于linux总线驱动智能网关的设计分析23-32
• 3.1 网关框架设计23-25
• 3.1.1 智能网关框架模型23-24
• 3.1.2 设计理论依据24-25
• 3.1.3 驱动框架优点25
• 3.2 总线核心层设计25-28
• 3.3 适配层设计28-30
• 3.4 设备层设计30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 基于linux总线驱动智能网关的实现32-42
• 4.1 平台介绍32-33
• 4.1.1 硬件平台32
• 4.1.2 软件平台32
• 4.1.3 设计实现32-33
• 4.2 简单I/O支持33-37
• 4.2.1 软件设计33-34
• 4.2.2 程序编译34
• 4.2.3 模块加载34-35
• 4.2.4 测试应用程序35-36
• 4.2.5 实验现象及结果36-37
• 4.3 串口设备支持37-41
• 4.3.1 软件设计与程序编译37-38
• 4.3.2 测试应用程序38-39
• 4.3.3 实验现象及结果39-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 性能测试42-47
• 5.1 性能测试要点42-43
• 5.2 strace工具43-44
• 5.2.1 strace介绍43
• 5.2.2 strace编译与使用43-44
• 5.3 实时性测试44-46
• 5.3.1 测试方法44
• 5.3.2 LED设备实时性测试44-45
• 5.3.3 串口设备实时性测试45-46
• 5.4 本章小结46-47
• 第六章 总结与展望47-49
• 6.1 工作总结47-48
• 6.2 创新内容48
• 6.3 进一步的工作48-49
• 参考文献49-51
• 攻读学位期间取得的研究成果51-52
• 致谢52-53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 宁玉玲;陈琼;马扬龙;;Linux设备驱动模型框架的分类研究[J];现代电子技术;2013年04期

2 淮伟华;张玉杰;田泽;;基于嵌入式Linux控制台终端驱动程序的设计研究[J];自动化技术与应用;2009年01期

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本文编号：674156