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嵌入式智能家居中控器的研究

作　者: 马瑞骁
导　师: 于忠得
学　校: 大连工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 嵌入式智能家居中控器 Qt/Embedded 智能家居系统 BlueZ 蓝牙技术
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 5次
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内容摘要

本论文详细介绍智能家庭控制系统及其相关产品的研究与开发。通过详细了解智能家居、嵌入式系统的发展历史以及目前国内外的发展趋势，阅读和研究大量的智能家居、嵌入式系统的标准和相关文献，建立了较为扎实的理论基础。在智能家居网络发展成为必然的情况下，进行了较深入的工作，取得了一些成果。本文针对当前智能家居研究中出现的热点与难点，利用蓝牙技术在短距离无线通信协议中工作频段通用、抗干扰能力强、使用方便等方面的优势，在深入剖析蓝牙协议及蓝牙协议栈的基础上，提出了以智能家居中控器为中心，通过无线蓝牙技术和Internet技术构成实现集中和异地监控管理的智能家居系统的设计方案，并实现了嵌入式信息家电平台中的串口通信、文件传输及局域网访问蓝牙通信。蓝牙技术是实现智能家居系统和嵌入式智能家居中控器的关键技术之一，本文以蓝牙1.2规范版本为基础，阐述了蓝牙规范的完整框架和蓝牙协议栈的功能，归纳出蓝牙协议栈的结构特点。分析、比较了基于Linux操作系统的开放蓝牙协议栈，并详细分析了BlueZ蓝牙协议栈的内核态模块bluez、l2cap及hci_usb。综合考虑性能、价格、研制周期等因素，设计完成了以S3C2410x微控制器芯片为核心的智能家居中控器，在此基础上成功模拟了家庭网络。并且针对智能家居中控器的具体应用，设计出智能家居中控器的硬件架构和软件架构，构建了智能家居中控器的软硬件开发平台。详细了叙述了嵌入式Linux操作系统的裁剪过程、文件系统的创建过程和移植蓝牙协议栈BlueZ的移植过程，并设计了以Qt/Embedded技术为基础的GUI人机界面，最后介绍了基于蓝牙协议栈BlueZ的嵌入式家电平台中的蓝牙通信程序的基本流程。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 课题的研究背景及意义  9-11
    1.1.1 课题的研究背景  9-10
    1.1.2 课题的研究意义  10-11
  1.2 智能家居的现状和发展趋势  11-12
  1.3 课题的主要研究内容及论文的结构  12-14
第二章嵌入式系统及中控器的硬件实现  14-30
  2.1 嵌入式系统介绍  14-16
    2.1.1 嵌入式系统的定义  14
    2.1.2 嵌入式系统的应用特点  14
    2.1.3 嵌入式系统组成  14-16
  2.2 ARM 处理器概述  16-18
    2.2.1 ARM 核简介  16
    2.2.2 ARM7  16
    2.2.3 ARM9  16-17
    2.2.4 ARM10  17
    2.2.5 StrongARM  17
    2.2.6 ARM 处理器模式  17-18
  2.3 寄存器组织  18-22
    2.3.1 ARM 状态下的寄存器组织  18-21
    2.3.2 Thumb 状态下的寄存器组织  21-22
  2.4 家居中控器的硬件体系结构  22-30
    2.4.1 硬件平台体系结构  22-24
    2.4.2 中控器的硬件器件及电路设计  24-30
第三章 Linux 蓝牙协议栈的分析与选用  30-42
  3.1 蓝牙体系结构  30-31
  3.2 Linux 蓝牙协议栈的分析及比较  31-34
    3.2.1 BlueZ  32
    3.2.2 Affix  32-33
    3.2.3 OpenBT  33
    3.2.4 B1ueDrekar  33
    3.2.5 Linux 蓝牙协议栈的比较  33-34
  3.3 BlueZ 协议栈的分析  34-42
    3.3.1 BlueZ 模块化结构  35-37
    3.3.2 bluez 模块  37-38
    3.3.3 l2cap 模块  38-40
    3.3.4 hci_usb 模块  40-42
第四章智能家居中控器软件平台的设计方案  42-57
  4.1 智能家居中控器的特点和功能  42-43
  4.2. 软件平台的搭建  43-52
    4.2.1 嵌入式软件开发的特点  43
    4.2.2 操作系统的选定  43-46
    4.2.3 软件开发环境的建立—创建交叉编译环境  46-47
    4.2.4 Flash 分区  47
    4.2.5 编译 bootloader  47-48
    4.2.6 编译配置 Linux 内核  48-49
    4.2.7 创建 cramfs 文件系统  49-51
    4.2.8 编写和添加应用程序并烧写 Nor Flash  51-52
    4.2.9 arm-linux 启动过程  52
  4.3 蓝牙协议栈 BlueZ 的移植  52-57
    4.3.1 bluez-kernel 在 Linux 内核中的加载  53-54
    4.3.2 bluez-libs 的移植  54-55
    4.3.3 移植中的关键点和难点的解决方案  55-57
第五章蓝牙通信和 GUI 界面在智能家居中控器中的设计与实现  57-63
  5.1 串口传输  57-59
  5.2 文件传输  59-60
  5.3 局域网访问  60-61
  5.4 GUI 控制界面  61-63
第六章总结与展望  63-65
  6.1 总结  63
  6.2 展望  63-65
参考文献  65-67
致谢  67

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