一種基于arm9的嵌入式無(wú)線智能家居網(wǎng)關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能家居技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于ARM9的嵌入式無(wú)線智能家居網(wǎng)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能家居逐漸成為未來(lái)家居生活的發(fā)展方向。智能家居不僅能給用戶提供安全、健康和舒適的生活環(huán)境，而且用戶能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控自己的家居狀態(tài)和控制家庭電器設(shè)備。在智能家居系統(tǒng)中，采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以提供更大的靈活性、流動(dòng)性，更符合家庭網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)潔性、靈活性、模塊化、擴(kuò)展性及獨(dú)立性的通信特點(diǎn)，將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于家庭網(wǎng)絡(luò)己經(jīng)成為主流趨勢(shì)。
[0003]Zigbee作為一種新興的無(wú)線通信技術(shù)，其低速率、低成本、低功耗、自配置和靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，非常適合于家庭內(nèi)部組網(wǎng)。而W1-Fi作為一種無(wú)線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，最主要的優(yōu)勢(shì)在于小需要布線，小受布線條件的限制，因此特別適合移動(dòng)辦公用戶的需要，在智能家居中采用W1-Fi技術(shù)使得家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與Internet連接更加便捷，通過(guò)一臺(tái)W1-Fi的手持終端設(shè)備就可以直接進(jìn)入家庭網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能控制。系統(tǒng)中家庭網(wǎng)關(guān)為W1-Fi — Zigbee 的 Web 服務(wù)器，它是 Zigbee 協(xié)議、 W1-Fi 協(xié)議和以太網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換接口 ，并負(fù)責(zé)建立和管理無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)的通信連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種基于ARM和FPGA的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有成本低、精度高、動(dòng)態(tài)范圍人等特點(diǎn)，是高精度采集處理的一種高效可行的解決方案。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種基于ARM9的嵌入式無(wú)線智能家居網(wǎng)關(guān)，包括家庭網(wǎng)關(guān)、存儲(chǔ)單元、通信模塊、顯示模塊和終端設(shè)備，所述存儲(chǔ)單元、通信模塊和顯示模塊均與家庭網(wǎng)關(guān)相連，所述終端設(shè)備通過(guò)通信模塊與家庭網(wǎng)關(guān)通信。
[0006]優(yōu)選地，所述家庭網(wǎng)關(guān)為ARM9芯片。
[0007]優(yōu)選地，所述ARM9芯片的型號(hào)為S3C2440A。
[0008]優(yōu)選地，所述通信模塊包括Zigbee模塊和W1-Fi模塊，所述Zigbee模塊采用JENNIC公司的JN5139，所述W1-Fi模塊采用威盛的VT665芯片。
[0009]優(yōu)選地，所述終端設(shè)備為Zigbee終端設(shè)備，所述Zigbee終端設(shè)備通過(guò)Zigbee模塊與家庭網(wǎng)關(guān)通信。
[0010]優(yōu)選地，所述Zigbee終端設(shè)備包括紅外探測(cè)器、門磁開關(guān)、火災(zāi)探測(cè)器和煙感燃?xì)馓綔y(cè)器中的一種或幾種。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述顯示模塊為IXD顯示模塊。
[0012]優(yōu)選地，所述存儲(chǔ)單元包括Flash和SDRAM。
[0013]優(yōu)選地，所述家居網(wǎng)關(guān)還包括GP10接口，所述GP10接口與家庭網(wǎng)關(guān)相連。
[0014]優(yōu)選地，所述家居網(wǎng)關(guān)還包括JTAG接口，所述JTAG接口與家庭網(wǎng)關(guān)相連。
[0015]本發(fā)明提出了一種無(wú)線智能家居網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案，該方案采用低功耗ARM處理器S3C2440A為核心，利用內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧的模塊W1-Fi為網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)出口，以嵌入式Web服務(wù)器為網(wǎng)關(guān)，克服了傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)架構(gòu)下Zigbee傳輸速率較低的瓶頸，利用W1-Fi和Zigbee全網(wǎng)無(wú)線無(wú)縫連接。該系統(tǒng)可靠性高、協(xié)議轉(zhuǎn)換效率高，抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)具有很好的通用性，非常適合在智能家居系統(tǒng)中應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為JN5139的通信接口電路；
[0018]圖3為家庭網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)；
[0019]圖4為Zigbee/W1-Fi網(wǎng)關(guān)的通信協(xié)議模型；
[0020]圖5為Zigbee軟件流程；
[0021 ]圖6為家庭網(wǎng)關(guān)主程序流程。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0023]一種基于ARM9的嵌入式無(wú)線智能家居網(wǎng)關(guān)，包括家庭網(wǎng)關(guān)、存儲(chǔ)單元、通信模塊、顯示模塊和終端設(shè)備，所述存儲(chǔ)單元、通信模塊和顯示模塊均與家庭網(wǎng)關(guān)相連，所述終端設(shè)備通過(guò)通信模塊與家庭網(wǎng)關(guān)通信。
[0024]所述家庭網(wǎng)關(guān)為ARM9芯片。
[0025]所述ARM9芯片的型號(hào)為S3C2440A。
[0026]所述通信模塊包括Zigbee模塊和W1-Fi模塊，所述Zigbee模塊采用JENNIC公司的JN5139，所述W1-Fi模塊采用威盛的VT665芯片。
[0027]所述終端設(shè)備為Zigbee終端設(shè)備，所述Zigbee終端設(shè)備通過(guò)Zigbee模塊與家庭網(wǎng)關(guān)通信。
[0028]所述Zigbee終端設(shè)備包括紅外探測(cè)器、門磁開關(guān)、火災(zāi)探測(cè)器和煙感燃?xì)馓綔y(cè)器中的一種或幾種。
[0029]所述顯示模塊為IXD顯示模塊。
[0030]所述存儲(chǔ)單元包括Flash和SDRAM。
[0031]所述家居網(wǎng)關(guān)還包括GP10接口，所述GP10接口與家庭網(wǎng)關(guān)相連。
[0032]所述家居網(wǎng)關(guān)還包括JTAG接口，所述JTAG接口與家庭網(wǎng)關(guān)相連。
[0033]系統(tǒng)主要包括ARM9芯片S3C2440A(家庭網(wǎng)關(guān))、Zigbee模塊(協(xié)調(diào)器)、Wi_Fi模塊、Zigbee終端設(shè)備(如紅外探測(cè)器、門磁開關(guān)和火災(zāi)探測(cè)器和煙感燃?xì)馓綔y(cè)器等)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。在ARM9芯片中移植Web服務(wù)器Boa作為家庭網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)智能家居設(shè)備的管理以及遠(yuǎn)程監(jiān)控。由于智能家居中許多家電設(shè)備都是通過(guò)Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)來(lái)工作的，因此必須在處理器中保存數(shù)據(jù)并對(duì)Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)家庭內(nèi)部Zigbee網(wǎng)絡(luò)的管理與控制。W1-Fi模塊用來(lái)傳輸人容量信息，通過(guò)無(wú)線訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)(Access Point，AP)路由器與以太網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與Internet的通信。
[0034]系統(tǒng)處理基本流程如下:系統(tǒng)內(nèi)部由Zigbee星型網(wǎng)絡(luò)組成，家中電器開關(guān)狀態(tài)和傳感器的控制信息在網(wǎng)絡(luò)中自由傳輸，經(jīng)由協(xié)調(diào)器(Zigbee模塊)傳送至Web服務(wù)器的網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)通過(guò)W1-Fi經(jīng)無(wú)線路由連接到外部以太網(wǎng)，用戶可以通過(guò)遠(yuǎn)程用戶界面端了解家中電器狀態(tài)家庭網(wǎng)關(guān)可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程用戶的控制命令作出判斷和響應(yīng)，從而開啟或關(guān)閉家中的電器。
[0035]網(wǎng)關(guān)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì):網(wǎng)關(guān)硬件電路主要由控制器模塊(S3C2440A)、存儲(chǔ)單元(64MBSDRAM、64MB Nand Flash和2MB Nor Flash)、通信模塊(Zigbee模塊和Wi_Fi模塊)和顯示模塊(IXD)等組成。
[0036]控制器模塊:控制器是整個(gè)嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)的核心，用來(lái)對(duì)Zigbee通信模塊進(jìn)行相應(yīng)配置并接收Z(yǔ)igbee終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，利用W1-Fi協(xié)議將網(wǎng)關(guān)通過(guò)W1-Fi模塊連接到Internet網(wǎng)絡(luò)。為了能達(dá)到高性能、低功耗的目的，設(shè)計(jì)的嵌入式網(wǎng)關(guān)采用以ARM920T為核心的32位的RISC微處理器S3C2440A作為主控制器，該處理器集成了 LCD控制器、USBHost、NAND控制器、BUS控制器、中斷控制、功率控制、存儲(chǔ)控制、UART。SPI和GP10等豐富的外圍資源，通過(guò)外擴(kuò)存儲(chǔ)器、串口、USB接口和JTAG調(diào)試接口等構(gòu)成硬件平臺(tái)。
[0037]Zigbee模塊:在智能家居系統(tǒng)中，采用Zigbee無(wú)線通信技術(shù)將智能家電設(shè)備組成星形網(wǎng)絡(luò)。星形網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)輻射狀的結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)命令和數(shù)據(jù)都是通過(guò)協(xié)調(diào)器傳輸，終端設(shè)備乙間通信也是通過(guò)協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)，終端設(shè)備小是通信的起點(diǎn)就是通信的終點(diǎn)。Zigbee擴(kuò)展模塊在家庭網(wǎng)關(guān)中作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，可以是通信的起點(diǎn)或終點(diǎn)，負(fù)責(zé)各子傳感器節(jié)點(diǎn)的通信管理、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)與數(shù)據(jù)傳輸。Zigbee終端節(jié)點(diǎn)包括家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的門磁開關(guān)、紅外對(duì)射探測(cè)器、玻璃破碎探測(cè)器、火災(zāi)探測(cè)器以及煙感和燃y泄露探測(cè)器等。
[0038]Zigbee模塊采用JENNIC公司的JN5139，這是業(yè)界第一款與ΙΕΕΕδΟ〗。^^兼容的低功耗、低成本無(wú)線控制模塊。該模塊與S3C2440A中的UART1相連，S3C2440A中有三個(gè)通用異步串行接口 UART0是RS232接口，用來(lái)連接PC機(jī)，UART1和LART2是TTL接口。這里使用