面向智慧家庭系统手机NFC技术的设计与实现

发布时间：2017-07-17 00:13

  本文关键词：面向智慧家庭系统手机NFC技术的设计与实现

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【摘要】：随着科技不断进步,人们对家庭生活便利性的要求不断提升,业界研发出多种方便生活的智慧家庭产品。同时也提出一个问题,如何对家居系统进行统一有效管理控制,并以较少的成本实现智慧家庭的方案。 本文正是在此前提下,详细阐述了使用NFC终端控制的方案,从研究背景、NFC技术、无线通信技术、身份认证、通信加密、信息获取、终端控制、交易消费等方面,实现以NFC技术为核心的方案设计。 本课题来源于兴趣原创的智慧家庭项目,相比于目前市面上常见产品,本系统创新点侧重于通过NFC终端进行智能卡鉴权,提升了安全性,作者完成了整体系统设计思路与架构。 本论文创新点主要有以下方面： (1)总线设计思路采用CAN通信来完成核心控制器与各个子系统模块通信从而控制独立单元。由核心控制器统一管理,有利于现场实施与问题追踪。 (2)系统围绕NFC技术,利用NFC手机的普及性与读卡器模式功能的高效安全性。 (3)以家庭为单位的设计,并通过智能卡实行家电管理与生活管理。 最后,经过平台的搭建与测试基本实现了既定目标的功能。本设计方案具有可行性高、扩展性强、鲁棒性强、组网灵活、安全性高、成本低、易操作的特点。
【关键词】：NFC CAN总线 WIFI 智慧家庭
【学位授予单位】：中国科学院大学（工程管理与信息技术学院）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.53
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 引言13-14
• 1.2 智慧家庭系统发展现状14-18
• 1.2.1 国内基于NFC智慧家庭的研究现状14-17
• 1.2.2 国外基于NFC智慧家庭的研究现状17-18
• 1.3 传统NFC与智慧家庭设计的特点与不足18
• 1.4 课题研究的意义18-19
• 1.5 课题来源、创新和主要研究内容19
• 1.6 论文的组织结构和主要内容19-21
• 第二章 智慧家庭的总体方案设计21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 智慧家庭设计的关键技术21-34
• 2.2.1 WIFI无线局域网技术21-23
• 2.2.2 CAN总线技术23-27
• 2.2.3 ISO14443标准协议介绍27-30
• 2.2.4 NFC近场通信技术30-34
• 2.3 基于NFC技术下的智慧家庭总体设计34-39
• 2.3.1 总体设计解决方案34-35
• 2.3.2 总体设计特点35-36
• 2.3.3 功能分析36-38
• 2.3.4 工作流程38-39
• 2.4 小结39-41
• 第三章 系统硬件设计与实现41-55
• 3.1 引言41
• 3.2 硬件总体设计41-42
• 3.3 STM32主芯片介绍42-43
• 3.3.1 MCU选型42-43
• 3.3.2 基本特点43
• 3.4 核心控制器电路设计43-47
• 3.4.1 设计概要43
• 3.4.2 MCU电路设计43-44
• 3.4.3 WIFI电路设计44-45
• 3.4.4 CAN电路设计45-46
• 3.4.5 串口电路设计46-47
• 3.4.6 JTAG电路设计47
• 3.5 分层控制器电路设计47-50
• 3.5.1 设计概要47-48
• 3.5.2 MCU电路设计48
• 3.5.3 执行单元电路设计48-49
• 3.5.4 感知单元电路设计49-50
• 3.6 NFC手机的电路实现50-52
• 3.6.1 功能分析50
• 3.6.2 NFC芯片与手机平台的连接50-51
• 3.6.3 天线线圈的设计51-52
• 3.6.4 NFC手机的安全设计52
• 3.7 小结52-55
• 第四章 系统软件设计与实现55-79
• 4.1 引言55
• 4.2 硬件系统整体设计55-67
• 4.2.1 STM32嵌入式程序总体设计55-57
• 4.2.2 Android NFC手机程序总体设计57-58
• 4.2.3 NFC开发框架设计58-60
• 4.2.4 NFC数据格式分析60-61
• 4.2.5 NFC启动流程61-62
• 4.2.6 TAG设备读写流程62-67
• 4.3 协议设计67-70
• 4.3.1 CAN应用协议设计67-69
• 4.3.2 WIFI通信协议设计69-70
• 4.4 主要驱动软件设计70-71
• 4.4.1 CAN驱动软件设计70-71
• 4.4.2 WIFI驱动软件设计71
• 4.5 手机应用软件设计71-77
• 4.5.1 功能分析71-72
• 4.5.2 身份认证功能72
• 4.5.3 交易功能72-74
• 4.5.4 配置核心控制器功能74
• 4.5.5 家电控制与管理系统74-76
• 4.5.6 API接口设计76-77
• 4.6 小结77-79
• 第五章 设计调试与验证79-83
• 5.1 引言79
• 5.2 系统调试79-81
• 5.2.1 控制器软件调试79
• 5.2.2 NFC手机软件调试79-81
• 5.3 设计验证81-82
• 5.4 小结82-83
• 第六章 总结与展望83-85
• 6.1 研究总结83
• 6.2 后续的研究工作与展望83-85
• 参考文献85-87
• 致谢87-88
• 个人简历88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘运乾;赵捷;;基于STM32和CAN总线的温度监控系统[J];电子技术;2010年10期

2 彭华;何军;;WiFi技术在家庭无线网络中的应用研究[J];技术与市场;2010年05期

3 宋威;黄进;尹航;庞志远;梁鹏程;;基于WIFI物联网的家电智能控制系统信息控制端的研究[J];信息通信;2013年01期

4 于文博;;基于NFC技术在智能终端中的应用[J];中国新通信;2013年07期

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本文编号：551159