基于ZigBee的智能家居网关系统的研究与实现

作     者：龙帆 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：易波

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：ZigBee 嵌入式技术 智能家居 家庭网关 Linux ARM S3C2440 嵌入式软件开发 

摘      要：智能家居是随着人们对居住环境要求的提高而逐渐形成发展起来的。相对于传统家居环境,智能家居能满足人们对家庭设备间互联互通以及家庭环境全方位监控的要求。传统的智能家居系统多采用有线方式组建,如LonWorks, CEBus, X-10, RS485, CANBus, Ethernet等,它们最大的缺点就是增减设备都需要重新布线,不仅麻烦而且影响美观;另一方面,系统的可扩展性和移动性也比较差,安装和维护成本高。当今短距离无线技术已得到了很大的突破,采用短距离无线通信技术能很好的解决以上问题,并且能减小能耗,提升可扩展性。 本文在分析比较现有家庭网关方案和家庭短距离无线通信技术的基础上,提出了利用32位RISC微处理器和ZigBee技术构建嵌入式智能家庭网关的方案,研究了嵌入式系统,详细分析了ZigBee协议各层次,并给出详细的系统方案硬件设计原理图,在软件设计方法上提出采用LCW (LINUX+C+WEB)架构构建嵌入式智能平台,在人机交互系统的设计上结合传统嵌入式设备远程控制思路和通用PC上Web应用程序的构建思想提出HCAC(HTML+CSS+AJAX+CGI)设计模式。相对于传统的嵌入式GUI设计,本模式不需要添加额外的库文件,不需要学习额外的库使用方法,而且不仅进一步降低了对嵌入式系统硬件设备的要求,并提供了强大的网络功能,真正做到应用无处不在。相对于通用PC上的Web应用程序,本模式构建的系统更加小巧,对网络性能的要求更低,因此更适合于嵌入式设备上的开发。本文利用LCW架构和HCAC开发模式,设计了一个基本的家庭网关平台,并采用TI CC2430 ZigBee解决方案作为家庭内部通信方案,完成了无线通信程序及系统监控程序的开发,实现了对家庭设备的本地及远程监控。