一種嵌入式無(wú)線(xiàn)智能家居網(wǎng)關(guān)系統的設計方案

摘 要： 為了實(shí)現家庭內部網(wǎng)路與Int ernet 以及GSM 網(wǎng)的互聯(lián)， 提出了一種嵌入式無(wú)線(xiàn)智能家居網(wǎng)關(guān)系統的設計方案。該網(wǎng)關(guān)系統的硬件平臺以ARM920T 核處理器S3C2440 為主處理器， 采用ZigBee 協(xié)議建家庭內部網(wǎng)絡(luò )， 而且通過(guò)以太網(wǎng)模塊和GSM 模塊接入外部網(wǎng)絡(luò )。軟件平臺采用Linux 操作系統， 通過(guò)交叉編譯設計網(wǎng)關(guān)的應用程序。最后， 以QtopiaCo re 為嵌入式GUI, 進(jìn)行家庭網(wǎng)關(guān)監測應用軟件的功能需求分析， 設計圖形用戶(hù)界面， 實(shí)現家庭內部信息的查詢(xún)?；贏(yíng)RM9 和Linux 的嵌入式網(wǎng)關(guān)系統， 可擴展性強， 數據處理速度快， 使用簡(jiǎn)單， 能夠對家庭網(wǎng)絡(luò )內部多項環(huán)境信息進(jìn)行監測。

　　0 引言

　　智能家居系統是為適應現代化家庭生活而形成的一個(gè)形式多樣化的網(wǎng)絡(luò )系統。它是現代3C技術(shù)（計算機技術(shù)，通信技術(shù)，控制技術(shù)）與傳統家居系統相結合的產(chǎn)物，是家居信息化未來(lái)的發(fā)展方向。智能家居網(wǎng)絡(luò )通常包括智能家居網(wǎng)關(guān)，外部網(wǎng)，安防設備等。智能家居網(wǎng)關(guān)與其他4個(gè)部分連接，交互信息，對它們進(jìn)行統一的管理。此外，智能家居網(wǎng)關(guān)還接入外部網(wǎng)絡(luò )，使用戶(hù)能夠遠程實(shí)時(shí)控制管理家庭內部網(wǎng)絡(luò )。

　　在本文中，智能家居網(wǎng)絡(luò )是指應用于家庭環(huán)境的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。在家庭中，部署各種傳感器，例如紅外傳感器，煙霧傳感器，RFID門(mén)磁傳感器來(lái)監測家庭的一些環(huán)境信息，這些傳感器通過(guò)自組織方式就構建了智能家居網(wǎng)絡(luò )。所以本文設計的智能家居網(wǎng)關(guān)主要是實(shí)現WSN網(wǎng)絡(luò )與Internet以及GSM網(wǎng)的互連。顯然，智能家居網(wǎng)關(guān)是整個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò )的核心，主要實(shí)現Internet網(wǎng)，GSM網(wǎng)的接入，遠程控制，以及實(shí)現協(xié)議轉換連接家庭內部異構網(wǎng)絡(luò )的功能。目前基于PC方案的家庭網(wǎng)關(guān)不僅成本高，而且要求計算機一直處于開(kāi)機狀態(tài)，因此，對于普通的用戶(hù)，家庭網(wǎng)關(guān)應采用廉價(jià)的嵌入式CPU，若單是采用8位或者16位的單片機，由于速度慢且資源有限，不能實(shí)現復雜的控制，效果不理想。

　　因此，以ARM920T核處理器S3C2440為主處理器，家庭內部通過(guò)JENNIC 5139射頻模塊自組織無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。GSM模塊選用Wavecom GSM模塊。此外，本文用Qt設計了用戶(hù)可操作的觸摸屏界面。

　　1 網(wǎng)關(guān)需求分析

　　網(wǎng)關(guān)系統的主要功能是在現場(chǎng)及遠程終端監控家庭各個(gè)傳感器的工作狀態(tài)，并在異常時(shí)報警。各個(gè)傳感器將各自采集的信息，經(jīng)過(guò)JEN-NIC射頻模塊的無(wú)線(xiàn)傳輸，傳送到網(wǎng)關(guān)系統上，通過(guò)嵌入式微處理器操作系統，將信息通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)方式傳送到遠程終端上或者用戶(hù)手機上。網(wǎng)關(guān)部署如圖1所示。

圖1 網(wǎng)關(guān)部署結構圖

　　本文要實(shí)現的目標有以下3個(gè)：

　?。?）實(shí)現用戶(hù)在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)通過(guò)遠程無(wú)線(xiàn)的方式對家庭內的環(huán)境信息查詢(xún)；

　?。?）對家庭內部的環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，當其中某一項參數超過(guò)一定指標時(shí)，以遠程無(wú)線(xiàn)方式通知用戶(hù)，發(fā)送報警信息；

　?。?）*遠程終端的連接請求，當有遠程Socket連接時(shí)網(wǎng)關(guān)發(fā)送數據。