基于ZigBee技術的智能家居網(wǎng)關節(jié)點的設計與實現(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)技術的一部分再次成為關注和研究的熱點。ZigBee技術以其自組網(wǎng)、低功耗、低成本等特點在智能家居系統(tǒng)里得到了廣泛的運用，實驗室團隊根據(jù)這一趨勢，設計了一套基于ZigBee技術的智能家居內(nèi)部網(wǎng)絡，此外還要需要設計一種集成多種通信方式的網(wǎng)關節(jié)點作為ZigBee網(wǎng)絡對外的窗口。網(wǎng)關節(jié)點它不僅要負責內(nèi)部ZigBee網(wǎng)絡與多種外部異構(gòu)網(wǎng)絡的無縫連接，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，設計了一種多種接入方式的網(wǎng)關方案，用戶可使用手機、電腦通過遠程或室內(nèi)多種通信手段訪問智能家居網(wǎng)絡，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用性。以太網(wǎng)作為一種使用廣泛的有線通信技術被應用到智能家居中既能達到ZigBee網(wǎng)絡速率要求也無需用戶添加額外設備節(jié)約了成本。考慮到某些場合沒有以太網(wǎng)接入設備選用覆蓋廣、資費低的GPRS作為彌補。用戶在室內(nèi)可使用Wi-Fi、ZigBee、藍牙與網(wǎng)關節(jié)點連接，ZigBee需要專門設

3、備，而大部分手機和筆記本自帶有Wi-Fi、藍牙功能，其中Wi-Fi相比有藍牙速率高、傳輸遠的優(yōu)勢。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)關節(jié)點的對外通信手段。為了實現(xiàn)這三種通信方式與ZigBee網(wǎng)絡的無縫連接，本文重點研究了網(wǎng)關節(jié)點的設計與實現(xiàn)，并采用嵌入式芯片作為硬件平臺，在滿足性能的同時降低了成本和功耗，而軟件設計方案則以嵌入式實時操作系統(tǒng)為基礎，以求合理利用各種硬件資源。并以其為核心器件設計外圍電路和接

4、口電路，其次根據(jù)軟件總體設計思想，搭建基于μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)的軟件平臺，編寫串口驅(qū)動程序和以太網(wǎng)、Wi-Fi、GPRS三個數(shù)據(jù)傳輸任務，并對三個任務進行協(xié)調(diào)管理，以提高網(wǎng)關節(jié)點的靈活性和實時響應能力。功能驗證表明網(wǎng)關能成功發(fā)送并接受不同網(wǎng)絡數(shù)據(jù);主控制芯片可及時處理需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，滿足智能家居實時性的要求。該網(wǎng)關節(jié)點設計方案基于Cortex-M3芯片和ZigBee無線通信技術，成功融合了以太網(wǎng)、Wi-Fi和GPRS三種通信技術