论文摘要
随着信息技术和网络技术的高速发展及人们居住理念的变化与提升,人们越来越追求生活细节的简单化和智能化,希望在日常家居生活中都能置入智能化程序,享受“一键OK”式的简单生活操作。于是智能家居、智能住宅、数字家园、网络化住宅、家庭网络、数码家庭等概念在国内外被广泛提出,各种新技术在家庭智能化系统中不断得到应用。低功耗、低成本、易于组网和维护的家庭智能化系统的研究与开发,是一项有关自动控制、计算机、通信等多学科交叉研究的课题。ZigBee是一个最近新出现的无线通信技术,以短距离,低功耗,优秀组网能力等特点在家用系统控制、楼宇自动化、工业监控领域具有广阔的市场空间。蓝牙、W LAN技术,由于协议复杂、成本高、耗电等,在上述应用领域中的推广应用遇到较大的困难。本文根据将ZigBee无线技术应用在智能家居上,并通过因特网甚至是手机远程监控来实现智能家居设备的管理这一理念,构建了智能家居系统,通过家庭网关将家庭内部无线网络和外部广域网沟通起来。研究了ZigBee各个通信协议层的具体功能与作用,采用Jennic公司的JN5139R1M0模块,它符合ZigBee标准。以该模块为核心设计节点硬件电路,在开源代码的基础上完成了协调器和终端节点软件相关应用的设计,从而组建智能家居内部无线网络。家庭网关是由家居内部无线网络ZigBee协调者和嵌入式Web服务器两个部分组成,两者各司其职,前者主导家庭内部无线网络,后者与外部网络通信。为了实现远程监控功能,以嵌入式Linux为平台构建了Web服务器,并移植了数据库Sqlite。用户通过家庭网关达到监控智能家居的目的。实验结果表明,用户通过家庭网关可以实时监控和管理智能家庭设备,ZigBee无线技术适合于组建智能家居系统,系统安装方便,扩展性好,具有很好的实用价值。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题背景1.2 本课题研究的目的及意义1.3 国内外相关技术发展现状1.3.1 国外智能家居的发展现状1.3.2 国内智能家居的发展现状1.3.3 无线组网技术的发展与现状1.4 智能家居系统的特点和设计中考虑因素1.4.1 传统智能家居系统的特点和不足1.4.2 智能家居系统设计主要考虑的因素1.5 本课题的研究内容第2章 智能家居系统 ZigBee 组网技术2.1 引言2.2 智能家居控制系统的基本组成和划分2.3 家庭组网技术概述2.3.1 有线组网技术2.3.2 无线组网技术2.3.3 以ZigBee 技术组建智能家居内部网络2.4 ZigBee 技术概述2.5 ZigBee 协议框架2.6 ZigBee 协议介绍2.6.1 物理层2.6.2 MAC 层2.6.3 网络层2.7 智能家居的网络拓扑选择2.8 本章小结第3章 ZigBee 节点的硬件和软件设计3.1 引言3.2 系统的总体方案3.3 ZigBee 节点硬件设计3.3.1 通讯模块的选择3.3.2 ZigBee 设备硬件框图3.3.3 JN5139R1-M0 模块电路设计3.3.4 UART 转换USB 接口电路3.3.5 传感器电路及电池电压检测原理3.4 节点软件设计3.4.1 软件总体架构3.4.2 ZigBee 设备协议栈的实现3.4.3 软件主要构件3.5 软件开发环境3.6 协调器节点软件设计3.6.1 协调器节点软件设计任务3.6.2 用户API3.6.3 协调器软件设计流程3.7 终端节点软件设计3.7.1 终端节点软件设计任务3.7.2 终端设备软件设计流程3.8 本章小结第4章 嵌入式系统的构建4.1 交叉编译环境的建立4.2 Linux 内核移植与编译4.2.1 修改Linux 内核源码4.2.2 Linux 内核裁减和编译4.3 嵌入式文件系统的构建4.4 本章小结第5章 嵌入式 Web 服务器的实现5.1 嵌入式 Web 服务器概述5.1.1 HTTP 协议5.1.2 TCP/IP 协议5.1.3 socket 编程5.1.4 Socket 及TCP/IP 和HTTP 的结合5.2 嵌入式 Web 服务器的实现5.2.1 Boa 概述5.2.2 Boa 服务器的移植5.3 CGI 动态交互技术5.3.1 用户和CGI 程序5.3.2 CGI 传送方法5.4 CGIC 库的移植5.5 本章小结第6章 家庭网关中数据库 SQLite 的设计6.1 嵌入式开发对数据库的需求特点6.2 SQLite 的体系结构6.3 SQLite 在 ARMLinux 平台上的移植6.4 Sqlite 的数据库表格设计6.5 家庭网关软件设计和系统运行结果6.5.1 家庭网关服务端程序设计6.5.2 系统运行结果6.6 本章小结结论参考文献攻读学位期间发表的学术论文致谢
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