面向小家電的無線網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)施.pdf

1、嵌入式系統(tǒng)是一種以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可剪裁，適應(yīng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)日趨成熟和完善，其可靠性高、性能強(qiáng)、功耗低等優(yōu)點(diǎn)促使它在工業(yè)控制、交通管理、環(huán)境檢測等眾多領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。隨著這一發(fā)展，新一代微控制器在各方面性能上都有長足的進(jìn)步，嵌入式處理器更加適合家電網(wǎng)關(guān)平臺的開發(fā)。其穩(wěn)定性高，沒有對資源的過多占用，沒有其他不相關(guān)硬件的干

2、擾，從而使系統(tǒng)很純粹地用于所需的加工控制；嵌入式微處理器的集成度高，片上集成多種功能模塊，網(wǎng)絡(luò)支持進(jìn)一步完善，集成了更多種類的網(wǎng)絡(luò)接口；微控制器和處理器開發(fā)手段和調(diào)試平臺越來越完善，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對微控制系統(tǒng)的開發(fā)提供了良好的任務(wù)管理平臺和底層驅(qū)動(dòng)平臺，這為上層軟件模塊的可靠簡便開發(fā)和管理提供了有力的保證。 本文在研究嵌入式系統(tǒng)理論和無線家電網(wǎng)關(guān)平臺理論的基礎(chǔ)上，提出了基于嵌入式、開放性、網(wǎng)絡(luò)化的無線家電網(wǎng)關(guān)體系

3、結(jié)構(gòu)，并給出了軟硬件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。硬件結(jié)構(gòu)以ARM及STC單片機(jī)構(gòu)建系統(tǒng)的主控平臺，以TI公司的CC2500作為射頻通信的硬件介質(zhì)，配以系統(tǒng)所需的外圍模塊。軟件系統(tǒng)以源代碼公開的μC/OS—Ⅱ?qū)崟r(shí)嵌入式操作系統(tǒng)為核心，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧采用開源的嵌入式TCPIP協(xié)議棧LWIP協(xié)議開發(fā)系統(tǒng)所需的應(yīng)用軟件，將μC/OS—Ⅱ?qū)崟r(shí)嵌入式操作系統(tǒng)和LWIP協(xié)議棧擴(kuò)展為一個(gè)完整、應(yīng)用的嵌入式無線家電網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。 深入研究通過μC/OS—Ⅱ?qū)崟r(shí)嵌入式

4、操作系統(tǒng)在硬件平臺上的移植及其占先式內(nèi)核的任務(wù)調(diào)度原理，根據(jù)任務(wù)的要求賦予不同的優(yōu)先級和調(diào)度時(shí)間，保證任務(wù)的執(zhí)行效率和實(shí)時(shí)性。在此基礎(chǔ)上，研究了嵌入式TCPIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧LWIP協(xié)議及其在μC/OS—Ⅱ上的移植，開發(fā)出了一個(gè)實(shí)用的嵌入式web系統(tǒng)，讓用戶能通過瀏覽網(wǎng)頁的方式控制家電設(shè)備，在無線節(jié)點(diǎn)方面，根據(jù)無線射頻傳輸?shù)奶攸c(diǎn)及功率方面的考慮，提出了基于RSSI為標(biāo)準(zhǔn)的差錯(cuò)重傳協(xié)議，進(jìn)一步降低射頻通信的功耗以及提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。