基于嵌入式Internet的智能家居远程监控系统

论文摘要

随着网络技术的发展,Internet逐步成为人类生活和工业生产的一部分,各种电子产品、实用设备都有智能化、网络化的发展趋势。随着嵌入式设备的日益发展,嵌入式Internet技术成为当今嵌入式系统发展的热点之一,嵌入式Internet技术把TCP/IP协议应用到嵌入式设备中,从而使嵌入式设备实现接入Internet的功能。本设计在研究了当今嵌入式技术和嵌入式因特网技术之后,开发了一种基于TCP/IP协议的嵌入式智能家居远程监控系统。该系统采用因特网作为监控设备与监控计算机之间的数据传输媒体,克服了传统监控系统需要铺设专用电缆、造价较高柔性较差,并且容易受到距离限制的缺点,使产品具有良好的可扩展性和更广的应用范围。本文详细介绍了基于TCP/IP协议的嵌入式监控系统的方案设计过程以及软硬件实现方法。系统选用飞利浦公司生产的ARM处理器LPC2368作为主控制器,利用LPC2368内部集成的网络控制器并辅以物理层芯片DM9161组成以太网电路加上其他满足性能要求的IO、传感器、控制器等组成了远程监控系统的硬件平台。软件平台主要以精简TCP/IP协议栈为核心,在对通用TCP/IP协议学习的基础上对其进行了精简重设计,制定出一套适用于嵌入式系统的精简TCP/IP协议栈。两者共同组建了嵌入式智能家居远程监控系统。精简TCP/IP协议栈包括了网络初始化程序、ARP协议模块、IP协议模块、ICMP协议模块、TCP协议模块。并在实现HTTP协议的基础上,通过公共网关接口CGI实现浏览器与嵌入式WebServer的动态交互。用户可以使用任意的浏览器对家居中的设备和环境进行监测和控制。最后,本文在以太网中对嵌入式WebServer和监控系统进行了测试。结果表明,该系统操作灵活、性能稳定,具备良好的开发与应用前景。整个课题取得了预期的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题的研究目的和意义
• 1.4 课题的主要研究内容
• 2 监控系统总体方案设计
• 2.1 嵌入式系统简介
• 2.1.1 嵌入式系统的概念及特点
• 2.1.2 嵌入式系统发展过程
• 2.2 嵌入式Internet技术及实现方法
• 2.3 基于嵌入式Internet的智能家居监控系统实现方案
• 2.3.1 硬件平台方案选择
• 2.3.2 软件平台方案选择
• 3 硬件平台设计
• 3.1 硬件总体方案设计
• 3.2 处理器单元
• 3.2.1 ARM微处理器简介
• 3.2.2 ARM处理器LPC2368
• 3.3 接口电路设计
• 3.3.1 电源电路的设计
• 3.3.2 复位电路设计
• 3.3.3 时钟电路设计
• 3.3.4 JTAG调试接口设计
• 3.3.5 以太网接口电路
• 4 TCP/IP协议
• 4.1 开放系统互联参考模型OSI
• 4.2 TCP/IP网络模型
• 4.3 TCP/IP协议的封装和分用
• 4.3.1 封装
• 4.3.2 分用
• 4.4 链路层协议
• 4.4.1 以太网
• 4.4.2 IEEE802协议
• 4.4.3 ARP协议
• 4.5 网络层协议
• 4.5.1 IP协议
• 4.5.2 ICMP协议
• 4.6 传输层协议
• 4.6.1 TCP协议
• 4.6.2 UDP协议
• 5 嵌入式TCP/IP协议栈的精简设计
• 5.1 嵌入式TCP/IP协议栈
• 5.1.1 嵌入式TCP/IP协议栈概念及特点
• 5.1.2 嵌入式TCP/IP协议栈实现方案
• 5.2 嵌入式TCP/IP协议栈总体设计
• 5.3 链路层协议的实现
• 5.3.1 以太网驱动程序
• 5.3.2 ARP协议的精简设计
• 5.4 网络层协议的实现
• 5.4.1 IP协议的精简设计
• 5.4.2 ICMP协议的精简设计
• 5.5 传输层协议的实现
• 5.5.1 TCP协议的精简设计
• 6 嵌入式WebServer及远程监控系统的研究实现
• 6.1 HTTP协议
• 6.2 CGI技术
• 6.3 嵌入式WebServer的软件实现
• 6.4 远程监控系统的实现及测试
• 结论
• 参考文献
• 附录A 控制器电路原理图
• 附录B 网络初始化程序
• 附录C 系统调试实物图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢