基于ARM的嵌入式智能家居网关的研究与实现

发布时间：2017-09-18 08:33

  本文关键词：基于ARM的嵌入式智能家居网关的研究与实现

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【摘要】：智能家居是在互联网影响之下物联化的体现,它作为物联网在家庭中的典型应用,倡导了一种健康舒适、快捷便利、低碳节能的生活方式。智能家庭网络是智能家居的重要组成部分,它借助现有的计算机网络技术,将家庭内各种家电和设备连网,通过网络为人们提供各种丰富、多样化、个性化、方便、舒适、安全和高效的服务。而居于智能家居系统核心地位的智能家居网关是家居实现家庭内部信息与家庭外部信息的交换,无疑是家庭连网的目的所在。本文围绕如何实现嵌入式智能家居网关及其相关的关键技术做了分析与研究。文中首先介绍了课题的研究背景及意义和国内外发展动态及现状。然后对网关进行了需求分析与总体设计,并通过对比各种不同的技术方案确定了网关所采用的方案,给出了网关的整体结构框架,针对家庭子网采用的Zigbee技术做了详细的分析。随后在总体设计的基础上针对网关的软硬件设计进行了阐述,硬件部分主网关是以S3C2440A为核心,外围搭载各个必要功能模块电路,子网关是以微控制器CC2530F256为载体的Zigbee协调器为核心,外围搭载各个功能模块,主网关和子网关通过UART串口进行通信;软件设计包括嵌入式环境搭建、Zigbee子网、家庭网关和Veb应用程序几个部分,实现TCP/IP协议应用层和Zigbee协议应用层报文转换。最后分别从Zigbee子网和远端Web交互方面对家庭网关进行了应用测试,测试结果表明通过家庭网关基本实现了对家庭信息的访问,具有很好的可行性。
【关键词】：智能家居 家庭网关 协议转换 Zigbee 嵌入式
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU855;TN915.05
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外发展动态及现状11-13
• 1.3 论文主要内容与章节安排13-15
• 第2章 嵌入式智能家居网关总体设计15-24
• 2.1 需求分析15
• 2.2 技术方案选择15-19
• 2.3 总体结构设计19-20
• 2.4 Zigbee技术20-23
• 2.4.1 Zigbee特点20-21
• 2.4.2 Zigbee协议分析21-22
• 2.4.3 Zigbee网络拓扑结构22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 嵌入式智能家居网关硬件设计24-33
• 3.1 家庭网关硬件结构24
• 3.2 S3C2440A与CC2530F256介绍24-26
• 3.2.1 S3C2440A介绍24-26
• 3.2.2 CC2530F256介绍26
• 3.3 外围模块电路设计26-32
• 3.3.1 电源电路26-27
• 3.3.2 晶振电路27
• 3.3.3 复位电路27-28
• 3.3.4 存储电路28-30
• 3.3.5 以太网模块电路30-31
• 3.3.6 CC2530F256电路31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 嵌入式智能家居网关软件设计33-60
• 4.1 软件体系结构33
• 4.2 嵌入式环境的搭建33-36
• 4.2.1 交叉编译环境33-35
• 4.2.2 引导加载程序35
• 4.2.3 Linux内核35-36
• 4.2.4 根文件系统YAFFS236
• 4.3 通信协议设计36-38
• 4.4 Zigbee子网软件设计38-48
• 4.4.1 协议栈Z-Stack分析38-40
• 4.4.2 Zigbee建立任务40-44
• 4.4.3 家庭子网功能设计44-48
• 4.5 家庭网关软件设计48-54
• 4.5.1 串口通信设计48-51
• 4.5.2 配置模块设计51-52
• 4.5.3 终端节点注册52-53
• 4.5.4 协议转换设计53-54
• 4.6 Web应用程序设计54-59
• 4.6.1 Web前端设计54-55
• 4.6.2 服务器端设计55-58
• 4.6.3 登录认证设计58-59
• 4.7 本章小结59-60
• 第5章 家庭网关应用测试60-66
• 5.1 测试方案60-61
• 5.2 Zigbee子网功能测试61-63
• 5.2.1 终端设备搜索61
• 5.2.2 家庭信息查询61-62
• 5.2.3 家庭设备控制62-63
• 5.3 用户远端Web交互测试63-65
• 5.3.1 系统登录63
• 5.3.2 子网终端设备搜索63-64
• 5.3.3 家庭信息查询64
• 5.3.4 家庭设备控制64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 总结与展望66-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术成果目录72

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1 阮波;全书海;;基于ARM的燃料电池电动汽车仪表信息系统设计[A];中国汽车工程学会汽车电子技术分会第七届（2006）年会暨学术研讨会论文集[C];2006年

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3 陈昌龙;徐家栋;;基于ARM的太阳能交通诱导屏实现[A];2008全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2008年

4 陈鹏;张仁杰;郑哲;李杰;;基于ARM的语音识别家居控制装置研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集（2）[C];2008年

5 赵胜欢;刘守会;;ARM及其嵌入式系统在LED屏幕中的应用[A];2006年全国LED显示技术应用及产业发展研讨会论文集[C];2006年

6 张彩红;洪青阳;陈晓阳;陈燕;;基于ARM的嵌入式说话人确认系统[A];第九届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];2007年

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10 李昂;程耕国;;ARM处理器启动过程详述[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年

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1 孙永杰;嵌入式：英特尔归来 挑战ARM[N];中国电子报;2008年

2 记者 王如晨;苹果收购ARM：难以承受之重？[N];第一财经日报;2010年

3 许磊;苹果大可不必买ARM[N];计算机世界;2010年

4 本报记者 霍光;ARM不是微软的救世主[N];中国计算机报;2011年

5 杨宇良;ARM移动芯片的新霸主[N];电脑报;2011年

6 Tiernan Ray;ARM在后PC时代抗衡英特尔[N];人民邮电;2011年

7 见习记者 吕文龙;英特尔落地智能手机 无苹果、三星难追ARM[N];21世纪经济报道;2012年

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1 梅春雷;基于ARM的砂轮动平衡控制器及其系统软件研究[D];郑州大学;2015年

2 罗路;基于ARM平台的语音降噪算法的研究与实现[D];山东大学;2015年

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本文编号：874482