物联网智能家居家庭网关系统设计与实现

摘要

随着经济的发展,人们生活水平的提高,人们对家居生活的便捷性与舒适性也提出了更高的要求;而近几年来物联网技术的迅猛发展,家居智能化也得到了很大的进步。智能家居系统,作为物联网技术的重要应用,成为目前国内外研究的热点。本文在充分研究物联网技术与智能家居系统架构的基础上,通过对比目前国内外主流智能家居系统的特点,提出了一套智能家居系统方案,并对其核心设备——家庭网关进行了设计与实现。
　　在本文中,综合了嵌入式技术、计算机网络技术以及无线传感网络技术,对智能家居的家庭网关系统分模块进行了设计与实现,本次设计中主要分为三个模块:ZigBee组网模块、协议转换模块、远程通信模块。ZigBee组网模块采用了 TI公司的 CC2530来保证硬件实现,该模块作为整个ZigBee网络的协调器,管理ZigBee网络,并且基于Z-stack协议栈开发了ZigBee组网的程序。协议转换模块采用了S3C6410模块并搭载必要外围电路来保证硬件实现,运行嵌入式Linux系统,并基于该环境以及Qtopia平台设计并实现了协议转换程序。远程通信模块主要实现了家庭网关对 Internet的连接功能以及DHCP穿透的转发服务器程序设计与实现。
　　最后,在完成家庭网关系统的设计与实现后,编写了家庭内部组网测试程序,完成了对家庭网关的ZigBee组网、协议转换、远程通信三大功能模块的测试。测试结果表明,本次设计的家庭网关系统满足系统设计要求,达到预期设计目标,具有很好的实用价值。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外智能家居系统的发展现状

1.3 主流智能家居系统产品对比

1.4 研究的目标和内容

第二章 智能家居系统的关键技术

2.1 家庭内部网络模块的关键技术

2.2 协议转换模块的关键技术

2.3 远程通信模块关键技术

第三章 家庭网关系统总体设计

3.1 家庭网关的地位和工作原理

3.2 家庭网关系统设计需求分析

3.3 家庭网关系统设计

3.4 IP地址问题解决方案设计

第四章 家庭网关硬件系统设计与实现

4.1 硬件系统总体设计

4.2 S3C6410核心板硬件电路的实现

4.3 S3C6410底板硬件电路的实现

4.4 CC2530硬件电路的实现

第五章 家庭网关软件系统设计与实现

5.1 软件系统总体设计

5.2 ZigBee组网程序设计

5.3 协议转换程序设计

5.4 远程通信程序的实现

5.5 转发服务器程序的实现

5.6 CC2530节点测试程序的实现

第六章 系统测试

6.1 S3C6410系统及转发服务器测试

6.2 CC2530系统及ZigBee组网测试

6.3 家庭网关系统测试

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢