基于ZigBee技術(shù)的智能家居網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著近年來物聯(lián)網(wǎng)的興起，智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一部分再次成為關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。ZigBee技術(shù)以其自組網(wǎng)、低功耗、低成本等特點(diǎn)在智能家居系統(tǒng)里得到了廣泛的運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)根據(jù)這一趨勢(shì)，設(shè)計(jì)了一套基于ZigBee技術(shù)的智能家居內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，此外還要需要設(shè)計(jì)一種集成多種通信方式的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)對(duì)外的窗口。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)它不僅要負(fù)責(zé)內(nèi)部ZigBee網(wǎng)絡(luò)與多種外部異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，而且還要采集、處理家居現(xiàn)場信息。
　　 本文根據(jù)

2、以上需求，設(shè)計(jì)了一種多種接入方式的網(wǎng)關(guān)方案，用戶可使用手機(jī)、電腦通過遠(yuǎn)程或室內(nèi)多種通信手段訪問智能家居網(wǎng)絡(luò)，方便用戶靈活監(jiān)控家居現(xiàn)場，從而提高智能家居便捷性和實(shí)用性。以太網(wǎng)作為一種使用廣泛的有線通信技術(shù)被應(yīng)用到智能家居中既能達(dá)到ZigBee網(wǎng)絡(luò)速率要求也無需用戶添加額外設(shè)備節(jié)約了成本?？紤]到某些場合沒有以太網(wǎng)接入設(shè)備選用覆蓋廣、資費(fèi)低的GPRS作為彌補(bǔ)。用戶在室內(nèi)可使用Wi-Fi、ZigBee、藍(lán)牙與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)連接，ZigBee需要專門設(shè)

3、備，而大部分手機(jī)和筆記本自帶有Wi-Fi、藍(lán)牙功能，其中Wi-Fi相比有藍(lán)牙速率高、傳輸遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)。因此，基于以上因素考慮，本文選擇以太網(wǎng)、GPRS、Wi-Fi作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的對(duì)外通信手段。為了實(shí)現(xiàn)這三種通信方式與ZigBee網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，本文重點(diǎn)研究了網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并采用嵌入式芯片作為硬件平臺(tái)，在滿足性能的同時(shí)降低了成本和功耗，而軟件設(shè)計(jì)方案則以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以求合理利用各種硬件資源。并以其為核心器件設(shè)計(jì)外圍電路和接

4、口電路，其次根據(jù)軟件總體設(shè)計(jì)思想，搭建基于μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，編寫串口驅(qū)動(dòng)程序和以太網(wǎng)、Wi-Fi、GPRS三個(gè)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，并對(duì)三個(gè)任務(wù)進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，以提高網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的靈活性和實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。功能驗(yàn)證表明網(wǎng)關(guān)能成功發(fā)送并接受不同網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù);主控制芯片可及時(shí)處理需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，滿足智能家居實(shí)時(shí)性的要求。該網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案基于Cortex-M3芯片和ZigBee無線通信技術(shù)，成功融合了以太網(wǎng)、Wi-Fi和GPRS三種通信技術(shù)