基于嵌入式Linux的智能家居网络监控系统的研究与实现

发布时间：2019-09-05 17:18

【摘要】：随着科学技术的进步和国民经济的发展，人们对于家庭安全，居住舒适，生活便捷等方面的要求越来越高。本论文正是在顺应了人们这些需求之下，以嵌入式linux2.6为操作系统，以ARM9CPU为硬件基础，设计并实现了一个由中央处理器集中控制和管理的家庭网络系统。该系统向互联网提供服务器功能，不仅可以通过互联网终端上的IE浏览器网络控制和访问连接在家居网络中所有的电器设备（如照明，家电，温湿度监控，空气监测，视频监控等），还实现了对家居温湿度环境和室内空气质量情况的实时监测。本文是在分析了各种家居网络监控产品设计方案的优缺点，并对各种实现技术进行了深入研究之后，研究并开发了一个基本可以满足用户需求的嵌入式智能家居网络监控系统，主要研究内容如下： 1.给出了一个完整的ARM-嵌入式Linux智能家居网络监控系统设计方案，并从硬件和软件两个方面对整个系统的方案选型（包括嵌入式处理器的选型，硬件平台的搭建，嵌入式操作系统的选型，整个系统的软件架构设计）和确定都做了详细的论证。 2.在U-Boot源代码的基础上，根据具体的硬件配置重新设计了与S3C2440CPU体系结构紧密相关的代码，实现了NANDFLASH和NORFLASH双启动方式。添加了USB下载功能，修改了DM9000网卡驱动。添加了NANDFLASH驱动，实现了烧写任意字节大小的的内核和YAFFS2文件系统的功能。实现了直接引导zImage格式的内核镜像的功能。 3.对各个硬件模块的控制原理都进行了详细的分析，开发了电灯驱动程序，直流电机驱动程序，步进电机驱动程序，温湿度监控驱动程序以及空气监测驱动程序，并对驱动程序开发所涉及到的如内核定时器，中断处理，阻塞型输入输出，并发控制等技术及设计技巧都进行了研究。最后对各个模块驱动的设计都做了测试和验证。 4.在嵌入式WEB服务器的基础上，使用CGI+HTML技术为整个系统开发了一整套应用程序，，并在实验室环境下对该系统进行了整体测试。测试结果表明，该系统完成了预期功能，具有良好的稳定性和可靠性，易于使用。相比于同类嵌入式家居网络监控系统方案，在软硬件成本和开发周期方面有一定的优势。
【图文】：

系统整体,结构示意图

采用客户端+服务端方式开发的智能家居网络监控系统，只要随身拥有一个网设备（如手机，上网本，笔记本电脑）就可以轻松的使用 IE 浏览器登陆到系的主页面上控制和管理连在服务器上的任何设备。真正实现了在任何时候任何点都可以监控家中发生的一切。另外使用现成的互联网作为网络控制终端和家网络监控系统的通信线路，不但避免了很多技术攻关和产品稳定性难题，也可降低软硬件的研发成本。2.2 系统设计目标图 2-1 是本论文研究的整个家居网络监控系统的结构示意图。分为客户端和务端两部分，客户端为可以连接到互联网并且可以使用 IE 浏览器浏览网络信息任何设备。服务端是由一个中央处理器集中控制和管理的家庭网络系统。它接来自远程控制终端的信息，并对接收到信息进行综合分析之后，进而发出指令相应模块做出智能化的动作，最后将结果返回给控制终端

硬件配置,主板

体系架构处理器是现在应用最为广泛的一种微处理器，是嵌入式应用领处于领先地位的 32 位 RISC 处理器。他在高性能和低功耗方面具有明显由 SAMSUNG 公司生产 S3C2440A 控制器[9]是 ARM 系列处理器中的佼佼理器基于ARM920内核，主频高达405MHz，指令执行速度达到1.1MIPS/MMU(内存管理单元)，性价比极高，片上资源丰富：集成了 NANDFLAS，UART，DSP，USB 等功能部件；同时支持大/小端模式存储字数据，K，每个 BANK 为 128 字节，因此其寻址空间达到 1G 字节，对于外部数据宽度可以达到 8/16/32 位；支持 NORFLAH/NANDFLASH，EEPRO ROM 启动方式。同时在 Linux 操作系统中有较完善的驱动支持。用此440A 做为本系统的主控制器。2 系统硬件平台选型为了加快开发进度，减少硬件开发成本，本次系统设计是以在实验室已实验板上开发所有的软件，调试稳定后，再设计和生产系统所需要的硬
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273.5;TP368.1

【参考文献】