基于ZigBee和嵌入式網(wǎng)關(guān)的智能家居系統(tǒng)的研制.pdf

1、現(xiàn)有的家居智能控制系統(tǒng)的內(nèi)部局域網(wǎng)多以有線的方式來組建。但是有線網(wǎng)絡(luò)存在布線麻煩，可擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)，因此無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為新興的技術(shù)將成為家庭局域網(wǎng)組網(wǎng)的首選。為了兼顧智能家居系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)建設(shè)的無線化以及多類型家電的控制問題，本課題就智能家居系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。
　　本文所設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分，第一部分為智能家居網(wǎng)絡(luò)，主要由ZigBee模塊和紅外控制裝置組成，ZigBee模塊負(fù)責(zé)組網(wǎng)，紅外遙控模塊負(fù)責(zé)控制家用電器；

2、第二部分為家庭嵌入式網(wǎng)關(guān)，與ZigBee模塊通過串口傳輸數(shù)據(jù)，家庭嵌入式網(wǎng)關(guān)是連接家庭局域網(wǎng)和 Internet的橋梁，主要起到在家庭ZigBee網(wǎng)絡(luò)和 Internet之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通的作用以及存儲(chǔ)錄入的家電紅外控制編碼信息，并上傳至公網(wǎng)服務(wù)器。第三部分為公網(wǎng)服務(wù)器端，本文使用基于NAT技術(shù)的DPU打洞技巧編寫公網(wǎng)服務(wù)器軟件，使客戶端App與家庭嵌入式網(wǎng)關(guān)通訊。
　　在分析系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，選取TQ2440Core_V2.0核心

3、模塊處理器作為家庭嵌入式網(wǎng)關(guān)的中央處理器。該模塊包含S3C2440A芯片，64MB SDRAM，256MB Nand Flash和2MB Nor Flash，核心板采用3.3V供電；選用TI CC2530ZigBee射頻模塊作為智能家居網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)備；選用紅外遙控模塊作為終端控制器直接與家用電器如空調(diào)、機(jī)頂盒等進(jìn)行控制。
　　硬件方面主要進(jìn)行了家庭嵌入式網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)構(gòu)造，主要有電源模塊、嵌入式網(wǎng)關(guān)MCU模塊以及ZigBee CC253

4、0協(xié)調(diào)器核心模塊構(gòu)成。電源模塊是由5V/1A的電源適配器或者通過以太網(wǎng)供電的方式，經(jīng)過一個(gè)DC/DC電源轉(zhuǎn)換芯片形成5.5V電源，在經(jīng)過LDO電源轉(zhuǎn)換為3.3V穩(wěn)定電壓為CC2530射頻模塊和S3C2440核心模塊供電。CC2530射頻模塊采用TI官方發(fā)布的PCB印制，自帶晶振和高頻射頻電路，完成了對(duì)天線的阻抗匹配工作，需要獨(dú)立的下載口下載程序，與S3C2440核心模塊間利用UART進(jìn)行通訊。嵌入式網(wǎng)關(guān)MCU模塊則有S3C2440核心模

5、塊與一些外圍擴(kuò)展接口組成，主要包括RS232串口，JTAG下載接口以及以太網(wǎng)接口等。
　　軟件方面設(shè)計(jì)主要分3部分構(gòu)成，各個(gè)部分之間依照不同的協(xié)議進(jìn)行通訊及控制。第一部分為基于S3C2440的ARM9內(nèi)核的程序設(shè)計(jì)，這部分主要對(duì)linux內(nèi)核及文件系統(tǒng)進(jìn)行搭建，并編譯DM9000的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)和串口驅(qū)動(dòng)，最后編寫嵌入式網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用程序，作為連接公網(wǎng)服務(wù)器以及ZigBee協(xié)調(diào)器的中間控制器，最后，將制作好的linux系統(tǒng)移植到開發(fā)板，啟動(dòng)