智能家居无线嵌入式网关硬件平台的设计与实现

论文摘要

智能家居系统通常是由智能家居网关、信息家电、照明系统、仪表设备、安防系统等多种类型的设备构成的一个复杂的网络系统。智能家居网关是智能家居的核心,它不仅负责智能家居中各种不同类型终端设备间的通信,而且还要完成对各种设备的集中控制、Internet接入以及远程监控等功能。随着嵌入式技术和无线通信技术的高速发展,智能家居网关逐渐开始采用嵌入式系统作为硬件平台,并采用无线的方式组建智能家居网络,其具体设计与实现已成为研究和开发的热点。基于以上背景,本文提出了一种嵌入式无线智能家居网关硬件平台的具体设计与实现方案。网关以ARM920T核处理器S3C2410为主处理器,通过蓝牙组建智能家居内部网络,通过以太网模块和GSM模块接入外部网络。本文首先介绍了网关系统的整体设计,接着依次重点说明了其中最小核心系统、串口扩展模块、网络接口模块的设计与实现,并具体说明了各个模块的功能验证程序设计与实现。其中最小核心系统包括主处理器模块、SDRAM模块、NAND FLASH模块。串口扩展模块以串口扩展芯片TL16C752B为主,扩展出两个高速全功能串口,外接GSM模块和蓝牙模块。网络接口模块选择了10/100M自适应以太网控制芯片DM9000A,连接INTERNET。系统功能验证表明最小核心系统能够成功下载运行固件程序,能掉电保存固件程序,支持在线调试功能;串口扩展模块扩展出来的全功能串口能够正常收发串口数据;网络接口模块能成功发送并接收IP数据包。该硬件平台各种功能齐全,为智能家居网关的上层开发提供了便利的开发环境。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 智能家居系统简介
• 1.2 智能家居网关的发展与研究现状
• 1.3 本课题研究的意义
• 1.4 本课题研究的内容和主要工作
• 2 系统整体设计
• 2.1 智能家居网络的结构与应用场景
• 2.2 智能家居网关整体设计
• 2.3 本章小结
• 3 最小核心系统设计与实现
• 3.1 主处理器模块设计
• 3.2 SDRAM 的选择
• 3.3 NAND FLASH 模块设计
• 3.4 系统调试
• 3.5 本章小结
• 4 串口扩展模块设计与实现
• 4.1 串口扩展芯片选择
• 4.2 串口扩展模块具体实现
• 4.3 串口扩展模块功能验证程序设计与实现
• 4.4 本章小结
• 5 网络接口模块设计与实现
• 5.1 网络接口芯片选择
• 5.2 以太网模块具体实现
• 5.3 以太网模块功能验证程序设计与实现
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 DM9000A 相关寄存器