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智能家居中的通信系统应用研究

作　者: 张立伟
导　师: 张浩平
学　校: 南京林业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 工业以太网现场总线智能家居网络通信系统 C8051F020 RTL8019AS TCP/IP协议
分类号: TN915.85
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

舒适的居住环境一直是人类追求的目标。随着电子信息技术的飞速发展,从收音机、电视机、电话到计算机、internet网络甚至正在全国推广的数字电视,每一新事物的出现都给我们的日常生活带来了舒适和方便。随着科技的进一步发展,人们对自身的居住环境提出了更高的要求,家庭网络化、智能化已经成为21世纪家居发展的新方向。当前对于智能家居的研究已经成为行业关注的热点,其牵扯的市场之大,前景之广阔,备受业界瞩目,各大厂商公司和组织纷纷提出自己的智能家居设计方案,投入使用的产品也是多种多样。然而由于目前关于智能家居网络的设计及应用方式形式各异-现场总线、以太网、电力线等等各种网络连接方式并存,使得各厂家的产品间存在严重的兼容性和通用性问题。不同厂家的产品在软件协议和硬件接口上没有统一的标准,致使绝大多数的智能家居产品不具有互连接性和易维护性,造成资源和人力的巨大浪费。本文首先分析了现存各种流行的智能家居网络通信系统,通过笔者长时间的调查研究,深入剖析了现存的各种智能家居通信系统,较深入的了解了各种智能家居通信系统的结构及原理,指出了各种现行家居通信系统各自的优势和不足。并且通过对各家居通信网络的分析,清晰的看到家居网络环境下以太网在与其他总线接入方式的对比中,以其出色的兼容性,易用性,可维护性及其最广泛的普及范围脱颖而出,成为形成行业统一标准的希望所在。结合调查研究的结果,本文以通用以太网为基础,提出并设计了一种建立在以太网基础之上的,可以与目前现存的Internet进行无缝连接的,主要由C8051F020作为主控制器,RTL8019AS作为以太网接口芯片组成的智能家居节点单元。通过在MCU中写入针对家居内部网络改写的TCP/IP网络通信协议和在远程计算机上编写的家电应用软件,从而实现了一个对家庭内部电器的远程控制的最小系统。并且通过编写与通用以太网络相兼容的TCP/IP网络协议,主要完成了协议与硬件接口的以太网标准化工作以及进行了对商用以太网因为数据碰撞所造成的传输不确定性的初步改进。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-11
  1.1 课题来源和意义  8-9
  1.2 智能家居网络技术的现状  9
  1.3 本课题研究的内容和主要目标  9-11
    1.3.1 研究内容  9-10
    1.3.2 课题的主要目标  10-11
第二章对目前常用智能家居通信系统的研究  11-23
  2.1 X-10  11-12
  2.2 CEBUS  12-14
  2.3 EIB  14-16
  2.4 LONWORKS  16-18
  2.5 BLUETOOTH  18-20
  2.6 工业以太网  20-23
第三章工业以太网现状及其在家居网中的应用问题  23-29
  3.1 工业以太网技术的发展现状  23
  3.2 家居网络中工业以太网现状  23
  3.3 家居通信系统中以太网与各总线的对比  23-24
  3.4 与其他总线相比，以太网存在的缺陷及改进  24-28
    3.4.1 以太网的通信实时性缺陷及改进  25-27
    3.4.2 以太网的网络安全缺陷及改进  27-28
  3.5 工业以太网技术的发展前景  28-29
第四章家居网络通信系统的总体设计  29-37
  4.1 硬件构成方式以及芯片的选择  29-33
    4.1.1 硬件构成方式的选择  29-32
    4.1.2 芯片的选择  32-33
  4.2 对网络层和传输层协议改写遵循的原则和方向  33-34
  4.3 家居系统网络层和传输层的总体设计  34-35
  4.4 实验用应用层协议的总体设计  35-37
第五章家居网络通信系统的具体设计  37-47
  5.1 家电网络系统硬件的具体构成及设计  37-38
    5.1.1 家电节点的构成  37
    5.1.2 C8051F020 与RTL8019AS 连接后的工作方式  37-38
  5.2 家电网络系统网络层和传输层协议的具体设计  38-41
    5.2.1 改写后的协议的主干处理流程图  38-39
    5.2.2 改写后协议的ARP 处理程序流程  39-40
    5.2.3 改写后协议的UDP 处理程序流程  40-41
    5.2.4 协议改写后实现的功能  41
  5.3 家电网络系统实验用应用层协议的具体设计  41-47
    5.3.1 节点端应用层协议的具体设计  42-43
    5.3.2 用户端应用程序的设计及编写  43-47
第六章系统的测试和展望  47-51
  6.1 测试  47-48
  6.2 结论  48
  6.3 存在的问题和不足  48-50
  6.4 课题意义及展望  50-51
参考文献  51-54
详细摘要  54-57

智能家居中的通信系统应用研究

内容摘要

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