智能家居网关设计方案
智能网关设计方案
智能网关设计方案一、引言智能网关在物联网领域起着至关重要的作用。
本文将介绍一个智能网关的设计方案，以满足不同应用场景下的需求。
二、方案概述智能网关是一个连接传感器、设备和云平台的桥梁，负责数据的采集、处理和转发。
我们的设计方案将遵循以下原则：1. 高度可定制化：根据不同应用场景的需求，我们提供可定制的硬件和软件接口，以支持各种传感器和设备的连接。
2. 高性能处理能力：通过采用先进的处理器和优化的算法，确保在大规模数据处理和实时决策时具有良好的性能。
3. 安全可靠：通过加密通信、权限管理和漏洞修补等措施，保障网关和连接的设备之间的通信安全。
4. 可扩展性：设计方案支持灵活的扩展和升级，以适应未来的技术发展和业务需求变化。
5. 低功耗设计：采用节能技术和优化的电源管理方案，以延长电池寿命，并减少对环境的负面影响。
三、硬件设计智能网关的硬件设计包括主板、存储器、通信模块和电源模块等组成部分。
1. 主板：采用高性能的处理器，具有足够的计算能力和存储空间，以应对复杂的数据处理需求。
2. 存储器：提供足够的存储容量，以保存采集到的数据和运行所需的程序。
3. 通信模块：支持多种通信协议，包括Wi-Fi、蓝牙、以太网和LoRa等，以实现与传感器、设备和云平台的连接。
4. 电源模块：采用高效的供电方案，以支持长时间的运行，并提供可靠的电源保护措施。
四、软件设计智能网关的软件设计涉及操作系统、通信协议和数据处理等方面。
1. 操作系统：选择适合嵌入式系统的轻量级操作系统，如Linux嵌入式操作系统或RTOS（实时操作系统），以提供稳定和高效的运行环境。
2. 通信协议：支持常见的物联网通信协议，如MQTT、CoAP和HTTP等，以实现与传感器、设备和云平台之间的数据传输。
3. 数据处理：设计高效的数据处理算法，包括数据采集、实时分析和决策等功能，以满足不同场景下对数据的处理需求。
五、应用场景智能网关可应用于各种物联网场景，包括智能家居、工业自动化、智慧城市和农业等领域。
智能网关的设计与实现
智能网关的定义与功能
功能
数据处理：智能网关可以对数据进行采集、传输、存储和处理，实现设备间数据共 享和协同工作。
协议转换：智能网关支持多种通信协议，可以实现不同设备、不同网络之间的协议 转换和兼容性处能网关可以对连接的设备进行 管理，包括设备的注册、配置、 控制、诊断等操作，实现设备的 远程管理和智能化控制。
设备连接与控制
智能网关作为智能家居的中心，能够连接各种智能设备， 如智能灯泡、智能插座、智能传感器等，实现设备的远程 控制和自动化控制。
数据汇集与分析
智能网关可以收集各种智能设备的数据，进行统一处理和 分析，为用户提供智能化的家居体验，如基于数据分析的 智能推荐、智能家居安全监控等。
语音交互与智能助手
数据处理与分析
实现数据处理模块，对接 收到的数据进行清洗、分 析、存储等操作，提供数 据分析和挖掘的能力。
数据安全性
加强数据传输和存储的安 全性设计，采用加密技术 保护用户数据隐私。
应用程序接口(API)设计
API规划与设计
根据智能网关的功能需求，规划并设 计合理的API接口，提供给开发者使 用。
挑战
在物联网时代，智能网关面临数据安全、隐私保护、设备兼容性等多方面的挑战，需要不断技术创新和标准化建 设来应对。同时，随着物联网设备数量的不断增加，智能网关的处理能力和扩展性也将面临更大的考验。
THANKS
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性能测试方法与指标
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吞吐量测试
测量网关在不同负载下的数据 传输能力，以评估其处理性能
。
延迟测试
测量数据通过网关的传输延迟 ，以评估其响应速度。
并发连接测试
测试网关同时处理多个连接的 能力，验证其并发性能。
智能网关方案
2.1访客呼叫功能
访客在单元门口主机上输入住户房号，住户分机发出悦耳的和弦音，并打开显示屏幕，方便用户确定访客身份。
2.2四方通话功能
管理中心、单元门口主机、围墙机和用户室内分机之间可以呼叫通话。
2.3住户分机开锁功能
住户确认访客后，可按室内分机的开锁键，来开启单元电控门。这样可对小区的访客进行严格有效的出入控制，进一步保障小区的住户安全。
5.15主界面——小区信息界面设计——阅读界面
用户可以点击“上一页”或“下一页”来查看消息，查看完毕后点击退出即可。
5.16主界面——系统设置界面——登陆界面
系统设置是需要主人才能执行的，所以设计了验证方式，同布放方式一样，可以用指纹方式和密码方式登录。
5.17主界面——系统设置界面——设置
背景设置模式，用户执行在喜欢的背景下选择确定即可。
2.11指纹识别
用户在使用室内分机时，可以使用指纹识别方式登录室内分机。
第三章
一、
1
可接受单元门口主机和围墙主机访客呼叫、遥控开启单元门或围墙门电锁功能，可呼叫管理中心机，并直接进行通话，可接受管理中心呼叫，并于直接进行通话，报警信号与可视对讲信号分线传输，报警的同时不能影响通话，可监视单元门口主机图象，紧急情况下，按紧急报警按钮可以报警到监控中心。
5.11便民界面设计——订单界面
用户在选择了自己想要购买的东西后，可以在订单界面里对自己想购买的东西进行确认，确认无误后再点击购买。点击购买后订单会发送到店主的客户服务机上，同时会弹出一个认证面。
5.12便民界面设计——订单界面——认证界面
用户选择验证方式后获取验证码，输入确定后即可。
5.13、主界面——留言界面设计
5.2、设防界面设计——登陆界面
关于智能家居网关综合系统的设计与实现
关于智能家居网关综合系统的设计与实现随着科技的快速发展和人们生活水平的提高，智能家居网关综合系统的应用越来越普及。
它不仅提高了人们的生活质量，还推动了家庭生活方式的改变。
本文将介绍智能家居网关综合系统的设计与实现。
一、智能家居网关综合系统的需求分析智能家居网关综合系统的需求主要包括以下几个方面：1、安全性：系统要保证家庭网络的安全性，包括数据传输安全、设备安全和隐私保护等。
2、稳定性：系统要保证网络的稳定性和可靠性，避免网络故障对家庭生活的影响。
3、易用性：系统要具备良好的易用性，方便用户操作和管理。
4、灵活性：系统要支持各种不同的智能设备，并能够根据用户的需求进行定制和扩展。
二、智能家居网关综合系统的设计1、系统架构设计智能家居网关综合系统的架构设计主要包括以下几个部分：（1）中心控制器：负责整个系统的管理和控制，包括数据传输、设备控制和信息处理等。
（2）通信模块：负责与各种智能设备进行通信，包括Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等。
（3）设备控制模块：负责控制各种智能设备，包括灯光、空调、电视等。
（4）数据存储模块：负责存储家庭网络的数据和信息，包括设备信息、环境数据等。
（5）用户界面模块：负责用户交互，包括用户登录、设备配置、数据查看等。
2、系统功能设计智能家居网关综合系统的功能设计主要包括以下几个部分：（1）设备管理：用户可以通过系统管理各种智能设备，包括设备的添加、删除、配置等。
（2）场景控制：用户可以通过系统设置不同的场景模式，方便一键控制多个设备。
（3）远程控制：用户可以通过手机APP远程控制家里的智能设备。
（4）环境监测：系统可以实时监测家庭环境的数据，包括温度、湿度、空气质量等。
（5）安全防护：系统可以实时监控家庭网络的安全状况，及时发现并处理安全问题。
三、智能家居网关综合系统的实现1、硬件实现智能家居网关综合系统的硬件实现主要包括以下几个部分：（1）中心控制器：采用高性能的处理器和内存芯片，保证系统的运算速度和存储能力。
基于物联网的智能家居网关系统的设计
海南大学毕业论文（设计）题目：基于物联网的智能家居网关系统设计学号：姓名：年级：学院：系别：电子系专业：电子信息工程指导教师：完成日期：2015 年05 月15 日摘要随着经济的高速发展，人们追求的生活质量越来越高，因此，建立一个舒适、低成本及高效率的智能家居系统已成为21世纪热点的话题之一。
物联网的应用前景将会成为智能家居系统的一个重要的突破口，对智能家居产业发展具有重要的意义。
本设计采用“贴近生活，使用方便”的物联网思想作为设计理念，搭建了一个基于物联网的智能家居网关系统。
本次设计包括的模块有网关板模块、节点板模块、网页模块、APP模块。
主要实现的具体功能有，PC机可以通过浏览器显示节点板采集的温湿度数据以及通过浏览器控制控制节点板的LED灯的开关状态，也可以通过APP显示节点板采集的温湿度数据以及控制节点板的LED灯的开关状态。
PC机与节点板之间的通信和APP 与节点板之间的通信，都需要经过网关板进行转接，因此网关板是整个系统的通信桥梁。
为了实现网关板通信桥梁的角色，本次网关板的设计，硬件上采用恩智浦公司的LPC1769作为主控MCU，该系统由LPC1769内嵌以太网模块和DP83848芯片构建一个以太网服务控制器，并与wifi模块、ZigBee模块和W25Q128的存储芯片搭建成一个网关系统。
软件上以uC/OS-II实时操作系统为框架，搭载了uIP协议任务和其他任务模块，构建成一个WebServer功能。
通过设计相关的网页及APP，即PC机终端和手机终端，实现了“使用方便”的设计理念，采集温湿度数据实现了“贴近生活”设计理念，从而搭建成一个物联网的智能家居网关系统。
关键词：智能家居；物联网；ZigBee；wifiAbstractWith the rapid development of economy, the quality of life that people pursue with is getting increasingly higher. Therefore, setting up a pleasing, low costing and efficient Intelligent Home System has been one of the hottest topics in the 21st century.The application prospect of the internet will be an essential breakthrough of intelligent home system, having great significance for the development of intelligent industry. Taking “approachable to life, convenient to use” as the design concept, this design builds an Intelligent Home Gateway System based on IOT. Modules of our design are made of the gateway board, gusset plate, web page and APP. The main functions of the design include: through browser, PC can display temperature and humidity data collected by gusset plate and control the on-off state of LED of gusset plate. Likewise, the APP has the same effects.The gateway board acts as the bridge of the whole system, as both the communication between gusset plate and PC and the communication between gusset board and APP need the transmission through the gateway board. To achieve this, the design of gateway adopts NXP’s LPC 1769 as the MC U on hardware. This system builds an Ethernet controller composed of Ethernet module with embedded LPC1769 and DP83848 chip; it also constructs a Gateway System in which includes wifi module, ZigBee module and W25Q128 storage chip. About software, which includes the uIP Protocol Task and other task modules, it produces a Web Server function within the framework of uC/OS-II RTOS. By designing relevant web pages and APP, that is,PC terminal and mobile terminal, the design approach of using convenience is presented; By collecting the temperature and humidity data, the design concept of approaching to life is realized. Ultimately an Intelligent Home Gateway System of IOT is created.Key word：Smart Home; Internet of Things; ZigBee; wifi目录第1 章绪论 (1)1.1 智能家居的概念 (1)1.2 物联网的智能家居 (1)1.2.1 物联网的概念 (1)1.2.2 物联网的智能家居系统 (2)1.3 研究意义 (3)第2章系统的总体设计 (4)2.1 网关板的功能介绍 (4)2.2 系统的设计方案 (4)第3章硬件设计概述 (6)3.1 网关板的设计概述 (6)3.1.1 网关板的总体设计概述 (6)3.1.2 LPC1769的相关概述 (6)3.1.3 以太网控制器概述 (7)3.1.4 xbee模块概述 (8)3.1.5 wifibee模块概述 (8)3.1.6 FLASH存储器概述 (8)3.2 ZigBee节点板概述 (9)第4章软件设计 (10)4.1 软件的总体设计概述 (10)4.2 uC/OS-II操作系统和uIP协议概述 (10)4.2.1 uC/OS-II操作系统简介 (10)4.2.2 uIP协议简介 (12)4.3 开发工具介绍 (13)4.3.1 Keil MDK 简介 (13)4.3.2 Dreamweaver 简介 (13)4.3.3 Ecplise简介 (14)4.4 网关板的软件设计与实现 (14)4.4.1 网关板的软件框架 (14)4.4.2 网关板的软件代码分析 (17)⑴网关板程序框架分析 (17)⑵ WebServer的实现过程 (18)⑶获取网页数据的过程 (20)4.5 网页设计 (22)4.5.1 网页设计结构 (22)4.5.2 网页数据的响应过程 (24)4.6 xbee和wifibee网络通信的实现与设计 (25)4.6.1 通信协议的定制 (25)4.6.2 xbee通信的实现 (27)4.6.3 wifibee通信的实现 (28)4.7 APP的实现过程 (28)4.7.1 APP的界面设计 (28)4.7.2 代码分析 (28)第5章系统的搭建与测试 (34)5.1 PC机的环境搭建 (34)5.2 PC机访问网关板测试 (35)5.3 手机APP访问网关板测试 (38)第6章总结与展望 (40)6.1 毕业设计总结 (40)6.2 未来展望 (40)致谢 (41)参考文献 (42)第1 章绪论1.1智能家居的概念智能家居，或称智能住宅，是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通讯、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
智能家居系统网关设计
智能家居系统网关设计摘要：过去，在对家庭网关设计过程中，以PC方案为基点，运行成本相对较高，且对计算机设备状态提出明确要求，故此为有效规避上述缺陷，本次研究设计了一类以ARM处理器为基础的S3C44B0与uCOS的无线家庭网关的软硬件系统。
关键词：智能家居系统；网关；设计措施；实现方法智能家居系统作为一类形式多样的网络系统，其构建目的是对现代化家庭生活需求的迎合，可以被视为现代3G技术和传统家居系统相整合的产物，将是家居信息化后续几年的发展趋向。
智能家居网络主要由智能家居网关、外部网、安防设备等构成。
当下以PC方案为基点的家庭网关设计成本高、并规定计算机长时间处于启动可通行状态，故此难以有效迎合普通用户的主观需求。
而科学设计嵌入式智能家居系统网关，能够借用浏览网页以及进行有关操作的方式，实现对家电的远程操控。
1网关需求分析网关系统的功能主要是在现场以及远程终端设备商体现出来，对家庭各个传感器的运行状态进行监控，在其出现异常时第一时间发出报警信号。
各传感器把各自采集的信息，经由射频模块的无线进程传导，发送至网关系统上，采用嵌入式微处理器对系统运行状态进行操控，借助有线或无线方式把信息传输至远程终端设备或用户手机上。
2系统软硬件结构设计2.1系统硬件结构在对智能家居系统网关设计过程中，将S3C44B0作为主芯片，以太网卡控制器应用当下最典型的RTL8019，借用SPI接口的CC2500射频芯片，和家庭无线自行组织网络实现射频通信，网关的作用是由外网TCPIP协议至内网自组织网络协议的互换。
系统硬件结构示意图见图1，在图中，1，2，……n代表的都是无线节点。
图1 系统硬件结构示意图①CC2500芯片：CC2500是为一类运行成本相对较低的单片式2.4GHz，应用四线制的SPI和S3 C44 BO进行信息互动流通，硬件衔接过程极为简洁。
CC2500作用是提供64 B的先进先出的FIFO硬堆栈，在数据信息发送与接受环节中，GD00引脚电平会产生变动，故此将其和S3C44B0的外部中断引脚衔接，进而产生外部中断行为[1]。
智能家庭系统的智能网关设计
智能家庭系统的智能网关设计在当今科技飞速发展的时代，智能家居系统逐渐走进了人们的生活，为我们带来了更加便捷、舒适和高效的生活体验。
而智能网关作为智能家居系统的核心组件，其设计的优劣直接影响着整个系统的性能和稳定性。
智能网关是什么呢？简单来说，它就像是智能家居系统的“大脑”，负责连接和协调各种智能设备，实现数据的传输、处理和控制。
它将不同类型、不同通信协议的设备连接在一起，使得它们能够相互通信和协同工作。
那么，如何设计一个优秀的智能网关呢？首先，我们需要考虑它的硬件架构。
一个好的智能网关应该具备强大的处理能力，以应对大量数据的处理和复杂的计算任务。
这就需要选择高性能的处理器，如多核的CPU 或者专用的处理芯片。
同时，还需要足够的内存和存储空间，来存储系统程序、数据和用户配置信息。
在通信接口方面，智能网关需要支持多种通信协议，以适应不同类型的智能设备。
常见的通信协议包括WiFi、蓝牙、Zigbee、ZWave 等。
为了实现广泛的兼容性，网关通常会配备多个不同类型的接口，如WiFi 模块、蓝牙模块、Zigbee 收发器等。
这样，无论是智能灯泡、智能插座、智能门锁还是智能传感器等设备，都能够轻松地连接到网关。
除了硬件，软件也是智能网关设计的关键。
操作系统的选择至关重要，它需要具备稳定性、实时性和低资源消耗等特点。
常见的操作系统如Linux、RTOS 等都可以作为智能网关的操作系统。
在软件架构上，通常采用分层设计的思想，将系统分为硬件驱动层、通信协议层、数据处理层和应用层等。
这样可以使得软件结构清晰，易于维护和扩展。
安全性也是智能网关设计中不可忽视的一个方面。
由于智能家居系统涉及到家庭的隐私和安全，因此智能网关需要具备强大的安全防护机制。
这包括数据加密、身份认证、访问控制等措施，以防止数据泄露和非法访问。
在数据处理方面，智能网关需要能够快速、准确地处理来自不同设备的大量数据。
它需要对数据进行筛选、整合和分析，提取有价值的信息，并根据用户的设定或智能算法做出相应的控制决策。
基于STM32智能家居的无线网关设计与实现
基于STM32智能家居的无线网关设计与实现基于STM32智能家居的无线网关设计与实现智能家居作为现代家庭生活的一部分，在提升生活品质和便利性方面起着重要的作用。
而为了实现智能家居系统的互联互通，无线网关的设计与实现变得尤为重要。
本文将介绍基于STM32的智能家居无线网关的设计与实现过程。
一、引言现代智能家居系统通过无线通信的方式实现各种设备的互联互通，从而实现对家居环境的全面控制。
无线网关作为连接智能家居设备与网络的重要桥梁，具有重要意义。
本文将以STM32作为主控芯片，设计并实现一个功能强大的智能家居无线网关。
二、系统设计1. 硬件设计智能家居无线网关的硬件设计包括主控芯片选择、无线模块选型、传感器接口设计等。
在本设计中，选择STM32系列芯片作为主控芯片，具有强大的处理能力和丰富的外设接口。
无线模块采用WiFi模块，以实现与智能家居设备的连接。
此外，还需设计多个传感器的接口，以实现对环境温度、湿度等指标的检测。
2. 软件设计无线网关的软件设计主要包括系统架构设计、通信协议设计和数据处理算法设计。
在本设计中，系统架构采用分层结构，包括底层驱动层、通信协议层和应用层。
通信协议采用MQTT协议，实现设备之间的数据传输与交互。
数据处理算法方面，根据不同的智能家居设备，设计并实现相应的数据处理算法，以实现对设备状态的控制与监测。
三、系统实现1. 底层驱动层的实现底层驱动层主要负责与硬件设备的交互，包括与STM32主控芯片进行通信以及与传感器、无线模块等外设的交互。
通过编程实现底层驱动层的功能，并进行相应的调试与测试，确保硬件设备可以正常工作。
2. 通信协议层的实现通信协议层主要负责设备之间的数据传输与交互，包括连接建立、消息发布与接收等功能。
通过编程实现通信协议层的功能，并进行相应的调试与测试，确保设备之间可以实现稳定的通信。
3. 应用层的实现应用层主要负责智能家居系统的具体功能实现，包括设备状态的控制与监测等。
智慧家居全屋智能系统网关设计方案
智慧家居全屋智能系统网关设计方案智慧家居全屋智能系统网关是一个关键的组件，它连接了不同的智能设备，并提供一个统一的接口来控制和监测这些设备。
一个好的网关设计方案应该具备以下特点：1. 高性能和稳定性：网关需要能够处理多个设备的数据交互和控制指令，并且要能够稳定地运行。
因此，网关应该具备高性能的处理器和足够的内存，以保证其能够快速处理大量的数据。
2. 多协议支持：不同的智能设备使用不同的通信协议，例如Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave等。
一个好的网关设计方案应该能够支持多种协议，并且能够通过这些协议实现设备之间的互联。
3. 安全性：智能家居系统涉及到用户的隐私和家庭安全，因此网关设计方案应该具备高级的安全功能，能够保护用户的个人数据和隐私，防止黑客攻击和网络入侵。
4. 灵活性和可扩展性：一个好的网关设计方案应该具备良好的灵活性和可扩展性，能够适应不同的智能设备和应用场景。
它应该支持添加新的设备和功能，并能够与其他智能设备和平台无缝集成。
5. 用户友好的界面：一个好的网关设计方案应该提供一个用户友好的界面，让用户能够方便地通过手机、平板电脑或电视等设备来控制和监测智能家居系统。
基于以上特点，一个可能的智慧家居全屋智能系统网关设计方案如下：硬件部分：网关应该采用高性能的处理器，如ARM Cortex-A系列，具备足够的内存和存储空间。
它应该支持多种通信协议，如Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave等，并具备安全芯片来保护用户的个人数据和隐私。
另外，网关还应该具备多个输入输出接口，以支持连接和控制各种外部设备。
软件部分：网关应该运行一套成熟和稳定的操作系统，如Linux或RTOS。
它应该具备一个强大的数据处理和分析功能，能够快速处理和存储设备数据，并提供实时的监控和控制。
另外，网关应该提供一个友好的用户界面，以方便用户进行设备的配置和管理。
安全部分：网关应该具备严密的安全机制，包括数据加密、用户认证和访问控制等功能，以保护用户的个人数据和隐私。
家庭网关设计方案
家庭网关设计方案(总5页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March为家庭用户提供完整的网络解决方案，提供有线、无线的宽带上网业务，并且支持IPTV、IPCAM（网络视频监控）等新型应用，并具有坚固的防火墙安全特性, 抑制了非法侵入和病毒攻击，为家庭用户解除了网络畅游时的后顾之忧.基础功能提供4个LAN口，可以实现家庭组网应用；提供无线功能，可以实现移动办公；支持WPS （Wi-Fi Protected Setup），以简化安装设置；支持IPTV（网络电视）、IPCAM（网络视频监控）等新型应用；支持PPPoE的代理功能，配合电信的管理平台，实现绿色上网功能，避免儿童接触不良网站；支持家庭存储功能，设备带有一个接口，可以实现远端FTP进行访问U盘中的内容；支持电信强制门户功能；支持限制上网人数功能；支持DHCP Option 60，设备可以自动发现新接入的设备是IPCAM，还是IPSTB （IPTV）；支持DHCP server功能，可以简化终端用户的设定；支持DNS relay，实现快速上网；支持路由、桥接、以及路由桥接的混合模式；支持IGMP Snooping、IGMP PROXY等组播功能；支持、SIP、RTSP、L2TP、IPSEC等ALG应用封包的辨识，以及私网穿越；支持IPSec, PPTP等VPN通透 (pass-through)支持WLAN，符合802.11g，兼容支持 64/128位WEP及WPA-PSK、WPA2-PSK最新无线安全标准自适应无线速率选择 1,2,,6,9,11,12,18,24,36,48,54Mbps高级的安全特性：支持SSID广播取消及IP/MAC地址过滤；基于MAC地址，IP地址，URL和域名的内容过滤；内置SPI防火墙，有效保护你的网络；抑制来自WAN端Ping的攻击；支持DMZ主机及虚拟服务器功能；支持动态域名解析，满足个人及企业架设网站需求；QoS功能：支持4条不同优先级队列；支持根据源/目的IP、源/目的MAC、源/目的端口号、应用协议等信息，对用户数据流进行分类；支持将不同类的数据流映射到不同的优先级的队列里去；支持优先级的QOS，以及权重的QOS；支持基于优先级的数据处理和转发；管理：支持TR069规范，可以透过电信平台远程管理；支持帐号两级权限管理：电信管理维护权限和一般使用者权限；支持双固件；恢复出厂设置，包括两种：1.用户端恢复，按设备上的reset键时，WAN连接以及远程配置的关键参数都将保留，其它参数全部恢复出厂设置；2.远端电信管理平台下发的恢复指令，只保留TR069专用连接和配置，其它参数全部恢复出厂设置。
智能家庭系统的智能网关设计
智能家庭系统的智能网关设计在当今科技飞速发展的时代，智能家居系统逐渐走进了人们的生活。
智能家庭系统的核心组件之一便是智能网关，它如同整个系统的“大脑”，负责协调和管理各种设备之间的通信与数据交换。
本文将详细探讨智能家庭系统中智能网关的设计。
一、智能网关的功能需求智能网关在智能家庭系统中承担着至关重要的角色。
首先，它需要实现设备的接入与管理。
无论是智能灯具、智能家电还是安防设备等，都需要通过智能网关与整个系统进行连接和交互。
其次，数据的处理与转发也是关键功能之一。
来自不同设备的大量数据需要经过智能网关的处理和分析，然后准确地转发到相应的设备或云平台，以实现智能化的控制和决策。
再者，智能网关还需要具备协议转换的能力。
由于家庭中的智能设备可能采用不同的通信协议，如 WiFi、Zigbee、蓝牙等，智能网关要能够将这些不同协议的数据进行转换和统一，确保设备之间的无缝通信。
此外，安全防护也是不可或缺的功能。
智能家庭系统涉及到用户的隐私和家庭安全，智能网关需要采取有效的加密和认证措施，防止数据泄露和非法入侵。
二、硬件设计在硬件方面，智能网关的设计需要考虑性能、稳定性和成本等因素。
处理器是智能网关的核心组件之一。
选择一款高性能、低功耗的处理器，能够确保智能网关快速处理大量的数据，并保证系统的稳定运行。
内存和存储模块的选择也至关重要。
足够的内存可以支持多任务处理和数据缓存，而大容量的存储则用于存储系统程序、配置文件和临时数据。
通信接口的设计要丰富多样，以满足不同设备的接入需求。
常见的接口包括 WiFi 模块、蓝牙模块、Zigbee 模块等，同时还需要以太网接口用于与外部网络连接。
为了保证智能网关的稳定运行，电源管理模块的设计也不容忽视。
需要提供稳定的电源供应，并具备过压、过流保护等功能。
三、软件设计软件设计是智能网关实现各种功能的关键。
操作系统的选择要根据智能网关的性能和功能需求来确定。
常见的操作系统如 Linux、FreeRTOS 等，具有良好的稳定性和可扩展性。
智能家居网关的设计与实现
智能家居网关的设计与实现智能家居是新一代智能化家居体系，通过互联网、物联网技术将家居设备互相连接，形成集成化、智能化的生活方式。
而这种新兴的智能家居需要一个中心控制管理系统，也就是智能家居网关，用来管理、监控和控制各种智能设备。
一、智能家居网关概述智能家居网关是指智能家居系统中统一管理各种智能设备的控制中心，是连接家居设备和云端平台的桥梁，是家居智能化的核心设备。
智能家居网关通过集成多种通信协议（如Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等），实现家电设备之间的互联互通，同时支持远程控制，用户可以使用手机或平板电脑等移动设备远程控制家居设备。
智能家居网关作为智能化家居的核心设备，其功能包括多方面，如：设备管理、安全防护、智能场景设置、智能语音控制、远程控制等等。
在智能家居系统中，智能家居网关的作用是不可替代的，其设计与实现非常重要。
二、智能家居网关的设计与实现1. 硬件设计智能家居网关的硬件设计是智能家居网关的基础，重点关注系统的计算能力、通信能力、安全性和可靠性。
硬件设计主要包括：（1）处理器根据智能家居系统的需求，选择性能强悍、功耗低、价格适中的处理器，常见的处理器有ARM、MIPS、X86等。
处理器要满足多线程操作、高速运算和多协议支持的需求。
（2）存储器智能家居网关需要存储大量数据，包括家居设备信息、用户信息等。
因此需要大容量的高速存储器，一般采用EEPROM。
（3）通信模块智能家居网关需要支持多种通信协议，如Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等，因此需要集成多种通信模块。
2. 软件设计智能家居网关的软件设计包括三个部分：系统底层、应用层和云端平台层。
系统底层主要负责硬件资源的管理。
应用层负责设备管理、安全防护、智能场景设置、智能语音控制和远程控制等功能。
云平台层可以实现云端协同、云端存储和云端控制等服务。
（1）系统底层系统底层主要负责驱动管理、文件系统、网络管理等功能。
其主要工作是实现硬件的初始化、系统启动、中断管理、内存管理、网络通讯等操作。
关于智能家居网关综合系统的设计与实现探究论文
关于智能家居网关综合系统的设计与实现探究论文家庭智能网关是家居智能化的心脏，通过它实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。
现在路由器和电视盒子集成的技术已经实现。
它不仅对规范智能用电服务、促进用户侧智能电网建设具有重要意义，同时能带来良好的社会效益与经济效益。
以下是店铺为大家精心准备的：关于智能家居网关综合系统的设计与实现探究相关论文。
内容仅供参考，欢迎阅读!关于智能家居网关综合系统的设计与实现探究全文如下：1 概述随着计算机技术、网络技术、无线通信技术的不断成熟，物联网开始应用于社会各个领域，并不断改变着人们的生活和生产方式。
智能家居系统，是物联网不断普及时代应运而生的典型智慧工程案例，通过应用短距离无线通信方式，将传感器、家用电器、多媒体等设备互联，实现数据的集中管理与控制。
智能家居系统采用嵌入式技术，使用网关传感节点和平台管理软件对数据进行采集、传输与管理。
在智能家居系统中，智能网关作为统一收集家居环境中各电气设备的信息及运行状态的重要设备，对整个智能家居系统的性能起着关键性作用。
通过智能网关，实现家居系统中各个节点互联，用户可以随时随地查看居室环境、控制家庭中的电气设备。
因此，采用当前主流传输技术——无线射频收发技术及嵌入式管理平台，设计基于ZigBee 技术的智能家居网关综合系统，对开发及优化智慧家居系统具有重要意义。
2 智能家居网关综合系统设计2.1 智能家居系统功能分析结合实际应用，智能家居系统主要实现安全监测、信息获取、节点控制等功能，因此涵盖家庭安全、宜居生活、智能控制等智能子系统。
(1)家庭安全子系统：实现厨房安全监测、燃气数据超标监测、厨房报警，当状态超出控制范围，由网关发送警情短信给业主，或拨打电话给物业。
(2)智能控制子系统：包含家电控制和灯光控制，家电控制通过红外转发器实现对电视、冰箱、空调等家电设备的控制。
灯光控制则通过无线的方式实现对灯光、强电智能开关控制器等设备的控制。
面向智能家居的智能物联网网关的设计与实现
面向智能家居的智能物联网网关的设计与实现智能家居在现代生活中扮演着越来越重要的角色。
通过互联网和物联网技术的发展，人们可以通过智能设备实现对家居环境的智能控制和管理。
而实现智能家居的关键是智能物联网网关，它作为智能家居系统的核心，负责连接和管理各种智能设备，提供安全、稳定、高效的通信和控制功能。
本文将介绍面向智能家居的智能物联网网关的设计与实现。
一、智能物联网网关的功能需求1. 设备连接和管理：智能物联网网关需要支持多种通信协议，如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等，以连接和管理各类智能设备，如智能灯泡、智能插座、智能门锁等。
同时，要支持设备的注册、识别和自动发现功能，方便用户快速添加和配置设备。
2. 数据传输和处理：智能物联网网关需要具备数据传输和处理能力，能够将来自各个智能设备的数据进行收集、传输和处理。
这包括数据的解析、存储和分析，为智能家居系统提供数据支持和决策依据。
3. 安全保障：智能物联网网关需要具备严格的安全机制，防止未授权的设备和用户接入系统，确保数据的隐私和安全。
同时，要支持数据的加密和身份认证等安全功能，防止数据泄露和被篡改。
4. 远程控制和管理：智能物联网网关支持远程控制和管理是智能家居的重要需求之一。
用户可以通过手机APP或Web界面远程控制智能设备，设置定时任务和场景模式等，实现对家居环境的智能化控制和管理。
二、智能物联网网关的硬件设计与实现1. 处理器和内存：智能物联网网关的处理器需要具备较高的计算能力和低功耗特性。
常用的处理器选择包括ARM系列和MIPS系列等，内存容量一般在256MB到1GB之间。
2. 通信模块：智能物联网网关需要支持多种通信协议，如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等，因此需要具备相应的通信模块。
对于Wi-Fi和蓝牙的支持，可以选择集成的模块或外部模块，对于Zigbee等其他协议，可以选择添加插件或扩展模块。
3. 存储器：智能物联网网关需要具备一定的存储容量，用于存储设备配置信息、数据缓存和软件固件等。
智维 智能家居网关系统设计
别墅智能家居网关系统设计要求智能家居系统设计一．系统组成系统主要由楼宇对讲系统、家居安防系统、智能照明控制系统、居住环境控制系统、背景音乐系统、家庭影音共享系统、电动窗帘系统、车库管理系统、无线智能中控设备、控制软件、网络远程控制设备等组成。
二. 规范性引用文件设计依据参照以下的设计标准但并不局限于对以下标准的遵守，且其最新版本适用于本标准。
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004 《江苏省住宅设计标准》DB32/380-2000 《住宅建筑安全防范设计要求》DB32/T024-93 《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006 《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-2000 《彩色图像质量主观评价方法》GB/T 7401 《微波和被动红外复合入侵探测器》GB 10408.6-2000 《防盗报警控制器通用技术条件》GB 12663-2001 《楼宇对讲电控防盗门通用技术条件》GA/T72-94 《安全防范系统验收规则》GA 308-2001 《入侵报警系统技术要求》GA/T 368-2001 中国国家标准及其它被普遍认可的中国标准。
三. 安装位置1. 控制负载 1.1 空调、地暖设备 1.2 电动窗帘 1.3 各区域内的灯光 1.4 背景音乐1.5 投影机、DVD、音响、电脑等AV 设备2. 点位设置设备布点入户门餐厅设备名称门磁单路灯开关双路灯开关数量1个根据需要设置根据需要设置安装位置入户门内侧门框上墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm场景模式控制开关吸顶音响背景音乐控制器红外/微波双鉴探测器电动窗帘控制器客厅+阳台10寸智能家居主机（兼对讲主机）无线触摸屏控制器AV音视频交换设备彩色半球摄像机单路灯开关双路灯开关场景模式控制开关吸顶音响背景音乐控制器紧急求助报警按钮红外/微波双鉴探测器电动窗帘控制器学习型无线遥控器厨房+阳台单路电灯开关双路电灯开关吸顶音响背景音乐控制器红外/微波双鉴探测器烟感探测器可燃气体探测器电动窗帘控制器主卧室+阳台单路灯开关双路灯开关场景模式控制开关吸顶音响1个/餐厅1个/餐厅1个/餐厅根据需要设置墙装，底边距离地面1300mm 吸顶安装墙装，底边距离地面1300mm 吸顶安装或避开空调吊顶下100mm墙装1台/窗帘1个/户和窗帘配套安装墙装，底边距离地面1400mm1台/户1套/户1个根据需要设置根据需要设置1个/客厅2个/客厅1个/客厅1只/客厅根据需要设置无线中控，户内随处放置机柜内吸顶安装，监控入户门墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 吸顶安装墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1000mm 吸顶安装或避开空调吊顶下100mm墙装1台/窗帘1个/客厅根据需要设置根据需要设置1个/厨房1个/客厅根据需要设置和窗帘配套安装客厅专用墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 吸顶安装墙装，底边距离地面1300mm 吸顶安装或避开空调吊顶下100mm墙装1个/厨房1个/厨房1台/窗帘根据需要设置根据需要设置1个/卧室1个/卧室吸顶安装吸顶安装和窗帘配套安装墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 吸顶安装背景音乐控制器紧急求助报警按钮红外/微波双鉴探测器电动窗帘控制器学习型无线遥控器次卧+阳台单路灯开关双路灯开关场景模式控制开关吸顶音响背景音乐控制器紧急求助报警按钮红外/微波双鉴探测器电动窗帘控制器学习型无线遥控器老人房单路灯开关双路灯开关场景模式控制开关吸顶音响背景音乐控制器紧急求助报警按钮红外/微波双鉴探测器电动窗帘控制器学习型无线遥控器书房+阳台单路灯开关双路灯开关场景模式控制开关吸顶音响背景音乐控制器红外/微波双鉴探测器电动窗帘控制器1个/卧室1个/卧室根据需要设置墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1000mm 吸顶安装或避开空调吊顶下100mm墙装1台/窗帘1个/卧室根据需要设置根据需要设置1个/卧室1个/卧室1个/卧室1个/卧室根据需要设置1台/窗帘1个/卧室根据需要设置根据需要设置1个/老人房1个/老人房1个/老人房1个/老人房根据需要设置和窗帘配套安装主卧专用墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 吸顶安装墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1000mm 吸顶安装或避开空调吊顶下100mm墙装和窗帘配套安装主卧专用墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 吸顶安装墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1000mm 吸顶安装或避开空调吊顶下100mm墙装1台/窗帘1个/老人房根据需要设置根据需要设置1个/书房1个/书房1个/客厅根据需要设置和窗帘配套安装老人房专用墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 吸顶安装墙装，底边距离地面1300mm 吸顶安装或避开空调吊顶下100mm墙装1台/窗帘和窗帘配套安装主卫、次卫单路灯开关双路灯开关场景模式控制开关红外感应灯吸顶音响背景音乐控制器紧急求助报警按钮红外/微波双鉴探测器根据需要设置根据需要设置根据需要设置1个/卫1个/卫1个/卫1个/卫根据需要设置墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1300mm 吸顶安装吸顶安装墙装，底边距离地面1300mm 墙装，底边距离地面1000mm 吸顶安装或避开空调吊顶下100mm墙装阳台门、露台红外/微波双鉴探根据需要设置吸顶安装或吊顶下100mm墙装测器门注意事项：2.1 电视机位置需预留有线、音频插座、视频插座、VGA 插座、网络插座。
智能网关设计方案
智能网关设计方案一、引言随着物联网技术的快速发展，智能网关在物联网系统中扮演着至关重要的角色。
本文将探讨智能网关的设计方案，旨在提高物联网系统的可靠性和性能。
二、智能网关功能分析1. 数据处理功能：智能网关可以处理来自传感器节点的海量数据，并进行实时分析和处理。
2. 数据存储功能：智能网关可以将处理后的数据进行存储，为后续数据分析和管理提供支持。
3. 数据通信功能：智能网关可以实现与云平台以及其他设备的数据通信，确保数据的传输安全和稳定。
4. 安全与隐私保护功能：智能网关需要具备防火墙、数据加密等安全机制，保护物联网系统中的数据安全与隐私。
5. 远程维护功能：智能网关可以通过远程管理平台实现对设备的远程维护和监控，提高系统的稳定性。
三、智能网关设计方案1. 硬件设计：智能网关的硬件设计需要选择高性能的处理器和存储设备，保证数据的高效处理和存储。
同时，应考虑模块化设计，方便后续升级和维护。
2. 软件设计：智能网关的软件设计需要采用稳定可靠的操作系统和通信协议，确保系统的稳定性和安全性。
同时，应支持多种接口和协议，以适配不同类型的设备。
3. 数据处理算法：智能网关需要设计高效的数据处理算法，实现数据的实时分析和处理。
可以采用机器学习等技术，提高数据处理的准确性和效率。
4. 安全与隐私保护：智能网关设计方案应包括多层安全机制，如防火墙、数据加密等，保障数据的安全性和隐私性。
5. 系统整合与测试：设计方案应考虑智能网关与物联网系统的整合，确保各个部件之间的协同工作。
同时，需要进行严格的测试，验证系统的可靠性和性能。
四、智能网关设计案例以某智能家居系统为例，智能网关作为连接各个智能设备的中心节点，实现对家居设备的集中管理和控制。
通过对传感器数据的实时分析和处理，可以实现智能家居系统的智能化管理，提升用户的生活体验。
五、结论本文从智能网关的功能分析、设计方案和设计案例等方面进行了探讨，旨在提高物联网系统的可靠性和性能。
一种智能家居网关系统的设计与实现本科学位论文
一种智能家居网关系统的设计与实现摘要随着社会经济的快速发展,家庭家居要求的档次也越来越高，而在我们生活必用的家居中则充满了人性化和智能化。
其中在现实生活中物联网的智能电子产品和技术在智能家居的电子产品当中得到了广泛认知和应用。
通讯技术与计算机网络之间的相互应用，则给人们的家居生活带来一种全新感受。
智能家居实现了对家庭设备间之间的互通互联以及全方位的监控和控制。
智能家居网关作为智能家居内外连接通信的核心，是进行远程控制、多媒体通信等的载体，是实现智能家居系统与 Internet相连的关键设备。
本文在分析了现有的家庭网关方案和家庭短距离通信技术的基础上，提出了利用ARM微处理器(S3C2410)和一种基于Zigbee技术构建嵌入式智能家居网关的方案。
这种方案是根据ZigBee技术在低速率、耗能小等无线通信方面的优势，利用Chipcon 公司的射频芯片CC2430，实现远程网络监控和数据采集。
通过对智能家居系统的技术要求分析，采用ZigBee技术来实现智能家居是一个比较理想的解决方案。
在实际应用当中，根据用户摆放的电器位置的不同来分布，设计一个比较理想的家居网关系统，实现控制器对Zigbee通信模块进行相应配置并无线接收Zigbee终端节点的数据。
关键词：ZigBee；嵌入式；S3C2410；智能家居；网关；AbstractAbstractWith the rapid development of social economy, the family Home Furnishing requirements are increasingly high grades,but the Home Furnishing where we live is full of humanization and intelligent.In the real life of IOT intelligent electronic products and technologies in the electronic products of intelligent Home Furnishing has been widely recognition and application.The use of each other between communication technology and computer network, to the people's Home Furnishing life brings a new feel.Smart home realized the interconnection between family between the equipment and a full range of monitoring and control.As the core of smart home gateway connecting communication smart home inside and outside, is the carrier of remote control,multimedia communication, is the key equipment for realizing smart home system connected with Internet.Based on the analysis of the scheme of existing home gateway and home for short distance communication technology, proposes the use of ARM microprocessor (S3C2410) and an embedded smart home gateway technology scheme based on Zigbee.This scheme is based on the ZigBee technology in the low rate, low consumption of wireless communication advantages,Using the Chipcon RF chip CC2430, the realization of remote network monitoring and data collection. Through the smart home system requirements analysis, to realize the smart home is a relatively ideal solution by using ZigBee Technology.In practical application, according to the user display appliance in different position to distribution, design a more ideal smart home gateway system,realize the controller to carry out the corresponding configuration and wireless receiving terminal Zigbee node to the Zigbee communication module data.Keywords:ZigBee; embedded system; S3C2410; smart home; gateway;目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2智能家居的简介 (1)1.3国内外现状及发展趋势 (1)1.3.1国外发展现状 (1)1.3.2国内发展现状 (2)1.4智能家居网关发展趋势 (3)1.5本论文的主要工作和章节安排 (4)第2章嵌入式及ZigBee技术 (5)2.1嵌入式系统概述 (5)2.1.1嵌入式系统定义 (5)2.1.2物联网嵌入式系统 (5)2.1.3嵌入式系统的特点 (5)2.2几种短距离无线通讯技术概况 (6)2.2.1 ZigBee技术 (7)第3章本系统的总体设计方案 (12)3.1本系统解决方案 (12)3.2 整个系统数据流程图设计方案 (12)第4章智能家居系统的硬件设计 (16)4.1系统硬件框图简介 (16)4.2器件选型和单元电路设计 (16)4.2.1嵌入式微处理器 (16)1.微处理器的选择 (16)2.S3C2410的简介 (17)4.2.2电源模块 (17)4.2.3 Nand Flash存储系统 (18)4.2.4 SDRAM设计 (19)4.2.5串口电路 (20)4.2.6晶振及复位电路 (20)4.2.7 CC2430协调器 (21)第5章智能家居系统的软件设计与调试 (23)5.1本课题的软件框架设计 (23)5.2 ZigBee节点软件设计 (24)5.2.1软件开发环境 (24)5.2.2 ZigBee软件设计 (24)5.2.3主要程序代码 (27)第6章实验结论与展望 (30)致谢 (30)参考文献 (31)第一章绪论1.1 课题研究背景及意义当人类发明蒸汽机的时候，则预示着人类进入了新工业时代，而网络的出现无疑将信息化深深地刻印在人类文明丰富多彩的画卷上。
关于智能家居网关综合系统的设计与实现
关于智能家居网关综合系统的设计与实现智能家居网关综合系统的设计与实现随着物联网技术的不断发展，智能家居作为物联网技术的一种重要应用，正逐渐走进人们的日常生活。
智能家居网关综合系统是智能家居的核心组成部分，它负责连接各个智能设备，实现设备之间的信息交互和协同工作。
本文将详细介绍智能家居网关综合系统的设计与实现。
一、背景和意义智能家居网关综合系统将各种智能设备集成在一起，为用户提供统一的设备管理和控制平台。
通过智能家居网关综合系统，用户可以随时随地掌控家庭设备，享受到更加便捷、舒适的生活。
同时，智能家居网关综合系统还具有强大的数据采集、分析和处理能力，能够根据用户的使用习惯和需求，智能调整设备工作状态，优化家庭生活环境。
二、整体架构设计智能家居网关综合系统的整体架构设计包括硬件和软件两个方面。
硬件方面，智能家居网关综合系统主要包括处理器、存储器、通信模块、电源模块等组成部分。
软件方面，智能家居网关综合系统主要包括设备驱动程序、通信协议、数据存储、业务逻辑等模块。
在硬件设计方面，处理器是整个系统的核心，它负责处理各种设备信息、执行控制指令和数据运算。
存储器用于存储系统程序、设备配置信息和数据。
通信模块负责连接各个智能设备，实现设备之间的信息传输。
电源模块则为整个系统提供稳定、可靠的电源供应。
在软件设计方面，设备驱动程序负责与硬件设备进行通信，实现设备的控制和状态监测。
通信协议则负责数据传输的格式和规范，保证数据传输的稳定和可靠。
数据存储模块负责存储设备信息和数据，以便后续的数据分析和处理。
业务逻辑模块则负责处理用户的控制指令和业务逻辑，实现设备的智能控制。
三、核心技术介绍智能家居网关综合系统涉及到多种核心技术，其中最关键的是物联网技术和云计算平台。
物联网技术使得智能设备能够相互连接和通信，实现信息的共享和协同工作。
云计算平台则为用户提供远程设备管理和控制的服务，同时也为大数据分析提供强大的计算和存储能力。
智能家居网关设计方案
3、硬件设计 3.3 电力传输芯片选型
3、硬件设计 3.3 电力传输芯片选型
载波发送电路
载波接收电路
3、硬件设计 3.3 电力传输芯片选型
当发送数据的时候，载波信号由PL3106芯片的PSK_OUT引脚 输出，波形视具体配置而定。经过由VT1、VT2、VT3和VT4组成的 互补推挽功率放大电路后，具有了一定的带负载能力；
2、系统设计 2.1 电力线传输协议设计
我们不用CSMA/CD，转而设计一种简化的分时发送机制： 在下列时间节点，只要网络上空闲，设备或网关便可主动发送数据： 1、0ms网关发送 2、150ms设备1发送 3、300ms设备2发送 4、450ms设备3发送 以此类推… 在上述约定的分时发送时间到以前，没有任何从设备或网关正在进 行通信，这时可认为网络空闲。否则推迟发送等待下一次机会。 网关控制器每隔一段时间发送校时信号，重启发送时序。
GM320 HS9016
POWER
CLOCK
UART
PL3106
天线 RJ45
载波接收和发送
4、软件设计
整个系统以嵌入式Linux为基础，由Linux提供进程管理，设备 管理，文件系统管理等基础功能
在Linux的基础上，添加各类程序模块，如图所示
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无论在哪种模式下，在家电设备眼中，控制者都是网关。
网关屏蔽了外部环境的差异。
2、系统设计 2.2 网关设计
被动模式中的地址解析问题
电力线
以太网
2、系统设计 2.2 网关设计
从设备A到PC： 1、设备A发送MAC帧，源地址00，目的地址01 2、网关收到该帧，拆出用户数据DATA 3、网关组装UDP数据报，目的端口10 4、网关根据表1，组装IP报文，源地址192.168.1.2，目的地址为广播地址 5、网关在以太网广播该帧 6、PC端监听UDP端口10，收到数据报 7、PC端根据表2得知这是设备A发出的数据，据此做出反应
3、硬件设计 3.1 MCU选型
S3C6410是一个16/32位RISC微处理器，基于ARM11内核， 可外接大容量RAM和ROM，性能较强，拥有多个SDIO接口和 UART接口。
选择S3C6410的主要原因是七强大的处理功能，符合路由器实 时处理的要求，同时提供多种服务功能。
3、硬件设计 3.2 无线接口芯片选型
SNMP
TCP/UDP IP（Routing table、IP Filtering）
服务 器进 程
Linux嵌Байду номын сангаас式系统
硬件层
4、软件设计
服务器进程的功能： 被动模式： 在IP层，所有发往电力传输线网络的数据包被过滤，由服务器 进程解包、识别和转换之后直接发往PL3106芯片。 同理，PL3106芯片接收的数据包不能直接在IP网络上传输，必 须交由服务器进程添加必要信息并进行地址转换之后才能发往以太 网或者是无线网，供PC机处理。
3、硬件设计 3.3 电力传输芯片选型
3、硬件设计 3.3 电力传输芯片选型
载波发送电路
载波接收电路
3、硬件设计 3.3 电力传输芯片选型
当发送数据的时候，载波信号由PL3106芯片的PSK_OUT引脚 输出，波形视具体配置而定。经过由VT1、VT2、VT3和VT4组成的 互补推挽功率放大电路后，具有了一定的带负载能力； VD1、VD2、VS4和VS2均起保护作用。载波信号发射功率的大 小与VHH电源相关，提高VHH电压就可提高发送功率，进而提高 通信距离。电容C1和电感L1主要任务是对输出信号进行滤波，减 少各谐波信号对电网的污染。滤波信号经双向TVS保护后，可由 耦合线圈直接耦合到电力线上。
DHCP
WEB server
RIP
NAT
Firewall
SNMP
TCP/UDP
监控 进程
IP（Routing table、IP Filtering）
Linux嵌入式系统 硬件层
谢谢观看
2、系统设计 2.2 网关设计
从PC到设备 1、PC端生成用户数据DATA 2、PC端组装UDP数据报，目的端口10 3、PC端根据表2组装IP报文，源地址192.168.2.2，目的地址192.168.1.2 4、PC端发送以太网帧到默认网关 5、网关监听UDP端口10，收到数据报 6、网关发现目的IP地址为192.168.1.2，在电力线上 7、网关拆出用户数据，根据表1组装MAC帧，目的地址00，源地址01
UART
UART
HS9016
RJ45
PL3106
载波接收和发送
POWER
CLOCK
4、软件设计
整个系统以嵌入式Linux为基础，由Linux提供进程管理，设备 管理，文件系统管理等基础功能 在Linux的基础上，添加各类程序模块，如图所示
DHCP
WEB server
RIP
NAT
Firewall
1、概况
2、系统设计 2.1 电力线传输协议设计
利用电力线来监控家居各类主要电器设备， 避免了CAN总线或以太网等其他有线通信方式 所需的额外布线，也解决了无线信号穿透墙壁 时严重衰减的缺点，具有很好的实用价值。 电力线传输信道质量较差，需要专门设计物 理层规范。
由于是小范围联网，数据量小，实时性要求 不高，无需复杂芯片，可采用简化的MAC层协 议，使用分时传输的发送方式。
2、系统设计 2.1 电力线传输协议设计
应用层
数据包号 用户数据
MAC层
目的地址
源地址
数据包号 用户数据 奇偶校验
物理层
前导码
目的地址
源地址
数据包号 用户数据 奇偶校验
2、系统设计 2.1 电力线传输协议设计
应用层
命令+数据 ARQ
CPU
MAC层
定时发送协议 物理地址 奇偶校验
PL3106
物理层
前导码 PSK 120kHz 250bps
2、系统设计 2.2 网关设计
功能需求：
本身自带无线路由器功能 能实现电力传输协议、802.11协议、以太网协议之间的转换
2、系统设计 2.2 网关设计
两种工作模式
在主动工作模式下，网关按照配置好的命令直接控制家电设备运 行。 在被动工作模式下，网关对电力线上传来的数据作协议转换处理， 以UDP形式在WLAN和以太网上进行广播，使PC机能接收到设 备信息。同时对PC机传来的设备命令作协议转换，发送到电力 传输线上，使设备能接收到PC机的指令。
3、硬件设计 3.3 电力传输芯片选型
接收电路的功能是对来自载波耦合电路的信号进行带通滤波处 理。电阻R3的目的是隔离发送和接收电路，电感L2和电容C12组 成并联谐振回路，对耦合进来的信号进行选频。当谐振中心频率 为120kHz时，若电容C12=0.15nF时，则L1=1.17mH。二极管VD3、 VD4将选频后的信号双向嵌位到±0.7V，对后级电路进行保护； 然后该信号通过C11耦合到SIGIN输入管脚，由内部电路进行载波 检测并译码为二进制数据。
无线调制器GM320通过SDIO接口与CPU连接
3、硬件设计 3.3 电力传输芯片选型
PL3106是单片机，带有PSK调制功能，中心频率120kHz，最大波特 率为500bps
PL3106通过串口与处理器连接，利用单片机编程，该芯片可完成全 部MAC层、物理层和部分应用层的功能。但还需外加载波发送/接 收电路
基于ARM平台的智能家 居网关设计
目录
1、概况 2、系统设计 3、硬件设计 4、软件设计
1、概况
智能家居基本任务之一就是能够通过网络对于 各类电器实现控制，由于主要家居电器本身就 有220V交流供电，因此利用电力线实现设备监 控和控制是一种非常有效的方式。 本设计着重于电力线传输协议和网关设计。 基于ARM平台提供协议转换，路由选择，远程 控制等功能
2、系统设计 2.1 电力线传输协议设计
我们不用CSMA/CD，转而设计一种简化的分时发送机制： 在下列时间节点，只要网络上空闲，设备或网关便可主动发送数据： 1、0ms网关发送 2、150ms设备1发送
3、300ms设备2发送
4、450ms设备3发送 以此类推… 在上述约定的分时发送时间到以前，没有任何从设备或网关正在进 行通信，这时可认为网络空闲。否则推迟发送等待下一次机会。 网关控制器每隔一段时间发送校时信号，重启发送时序。 以上协议可有效地避免“碰撞”出现，在实时性要求不高的情况下 获得较高的线路利用率。
3、硬件设计 3.4 以太网电路设计
TCP/IP协议和以太网协议利用软件实现，CPU只需通过串口连接 HS9016隔离变压器实现电压转换
硬件连接如图所示：
3、硬件设计 3.5 系统框图
FLASH MEM 1GB SDRAM 128M SDRAM 128M 按键、LED GPIO BUS S3C6410 SDIO GM320 天线
DHCP WEB server RIP NAT Firewall SNMP
TCP/UDP
服务 器进 程
IP（Routing table、IP Filtering）
Linux嵌入式系统 硬件层
4、软件设计
服务器进程的功能： 主动模式： 按照先前配置直接控制家电设备的运行。 通过WEB server 接受远程配置。