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基于ARM9的智能家居无线网关系统的设计与实现

作　者: 陈凯华
导　师: 吴清
学　校: 河北工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 无线网关 WMRNET 嵌入式 Webserver MiniGUI
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着网络化、智能化时代的来临，高速网络的覆盖，互联网为在嵌入式智能控制终端的发展提供了很重要的网络技术支持。而智能家居设备的网络化也是势在必行，人们投入更多的科研在智能家居的网络化，智能化上投入更多的科学研究，从而造福大众。本文首先对智能家居概念进行阐述，并通过国内外两个方面讲述了智能家居行业的发展趋势，继而根据家庭网络通信的需要提出了新型的智能家居网关系统。首先给出了基于WMRNET网络的智能家居网关总体设计方案，并进行软硬件的选型。其次利用ARM9核心处理器进行了网关系统的外围电路设计，主要包括与WIFI模块通信的USB接口电路、用于串口数据采集的RS232转换电路、外围电器控制电路以及方便用户进行操作的触摸屏接口等，再次进行了Uboot移植和Linux内核的裁剪和移植，并在Linux系统下完成了WIFI通信模块、串口模块、GPIO模块的驱动程序设计和加载，搭建了嵌入式Webserver，制定了网关系统和WMRNET网络模块的通信协议，并结合CGI技术进行了网关应用程序和网络操控界面的设计，用户可以通过互联网完成家庭状况的监控；随后利用嵌入式MiniGUI技术实现了本地操控界面的室内环境数据显示、家用电器控制和门禁的视频显示，方便了用户的操作。最后对网关系统的电器控制功能、Webserver功能以及本地界面控制和显示功能进行测试。测试结果，证明网关系统达到了设计要求，具有一定的应用价值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-12
  §1-1 研究背景及意义  8-9
    1-1-1 智能家居概述  8
    1-1-2 智能家居网关系统的意义  8-9
  §1-2 国内外发展现状  9-11
    1-2-1 智能家居行业国外发展状况  9-10
    1-2-2 智能家居行业国内发展状况  10-11
  §1-3 研究内容与文章结构  11-12
第二章 基于 ARM9 的网关系统的总体设计方案  12-16
  §2-1 系统的需求分析  12
  §2-2 系统总体的设计方案  12-13
  §2-3 系统的软硬件选型  13-15
    2-3-1 硬件的选型  13-14
    2-3-2 软件的选型  14-15
  §2-4 本章小结  15-16
第三章 无线网关系统的硬件设计与实现  16-27
  §3-1 系统硬件结构总体设计方案  16-17
  §3-2 ATSAM9261 核心模块  17-18
  §3-3 外围扩展电路  18-23
    3-3-1 USB 通信电路  19-20
    3-3-2 WIFI 通信模块  20-21
    3-3-3 串口电路的设计  21
    3-3-4 外围电器控制电路的设计  21-22
    3-3-5 触摸屏接口电路的设计  22-23
  §3-4 无线集中采集模块  23-26
    3-4-1 WMRNET 无线网络的特性  23-24
    3-4-2 无线集中器  24-26
    3-4-3 无线模块子节点  26
  §3-5 本章小结  26-27
第四章 无线网关系统软件功能的实现  27-47
  §4-1 软件平台的搭建  27-30
    4-1-1 Uboot 的移植  27-28
    4-1-2 Linux 内核的移植及文件系统的建立  28-30
  §4-2 外围设备驱动程序的设计  30-34
    4-2-1 WIFI 通信模块的驱动程序  30-31
    4-2-2 串口驱动程序的内核注册  31-32
    4-2-3 GPIO 驱动程序设计和加载  32-34
  §4-3 嵌入式 WEB 服务器  34-41
    4-3-1 嵌入式服务器功能实现  35-36
    4-3-2 嵌入式网络服务器的创建  36-37
    4-3-3 基于嵌入式网络服务器的应用  37-41
  §4-4 网关与 WMRNET 模块的协议指定  41-42
  §4-5 嵌入式网关的操控界面设计  42-46
    4-5-1 搭建 MiniGui 的开发环境  42-43
    4-5-2 MiniGui 的主界面设计  43-44
    4-5-3 MiniGui 界面具体功能模块的实现  44-46
  §4-6 本章小结  46-47
第五章 系统测试与结果分析  47-53
  §5-1 WMRNET 网络子节点的测试  47-48
  §5-2 WEB 服务器功能测试  48-50
  §5-3 系统控制功能测试  50-52
  §5-4 本章小结  52-53
第六章 结论  53-54
  §6-1 工作总结  53
  §6-2 进一步计划  53-54
参考文献  54-56
致谢  56

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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