基于zigbee和gprs技术的嵌入式家居报警系统设计与实现

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第4页系统设计中采用的软硬件技术局限性决定的。单片机系统的硬件特性决定了它不能运行复杂大型的软件，系统功能不能十分复杂，其次软硬件设计一体化的特点导致了它在软硬件升级和功能扩展方面遇到了难以解决的问题，再次，在人机交互方面，也受到软硬件资源的限制，不能设计的十分友好，在单片机上很难实现图形化的操作管理。再次，家居报警系统与网络的连接，通过网络监控管理系统也是常见的一个需求，这是单片机系统最大的弱点，针对这样一种情况，本文提出了一种基于Zigbee和GPRS技术的嵌入式的家居报警系统设计方案，该方案中嵌入式系统成为系统的核心，

2、考虑家居环境复杂多样，不宜采用有线的方式进行数据传输，在家居内部采用Zigbee无线通信技术来实现家居警情信息采集和发送，系统与外部的通信通过GPRS移动网络实现。在本文中主要完成的工作如下：1．提出系统设计方案，完成系统软硬件结构划分和性能需求分析，论证系统设计方案的可行性。2．关键技术研究，主要是Zigbee标准协议栈设计和实现过程。3．控制终端系统的硬件平台的测试和GPRS通信模块的测试。4．传感器节点硬件电路的设计和开发板的制作调试等，传感器节点种类较多，在此主要完成一个通用的Zigbee节点硬件电路设计，三个温度传感器节点硬件电路的设计和调试。

3、5．分析嵌入式系统硬件平台结构特点，研究嵌入式系统工作原理及其开发方法，建立交叉编译环境，移植U-Boot到系统硬件平台上，以此为基础，构建嵌入式Linux系统软件开发平台。6．分析研究嵌入式Linux系统内核结构，了解嵌入式linux系统构建过程，完成了嵌入式Linux操作系统的内核配置及在本系统平台上的移植；分析研究基于FLASH的嵌入式文件系统，构建适合本系统的嵌入式文件系统，并成功移植到系统中。7．基于嵌入式Linux系统开发平台，研究GPRS模块工作原理，进行GPRS系统报警信息收发软件的设计和开发。8．研究传感器工作远离，基于Zigbee协议

4、栈MpZBeel．0-3．5，完成系统Zigbee网络协调器(FFD)和(RFD)节点软件的设计和开发。搭建系统测试环境，设计测试方案，测试系统软硬件的基本功能。西南交通大学硕士研究生学位论文第5页1．4论文结构安排整个论文共分六章，主要内容分布如下：第1章首先论述了本课题的研究背景和意义以及系统设计方案的提出。第2章系统关键技术研究。第总结章从分析系统功需求出发，进行系统总体设计。章控制终端硬件结构介绍和传感器节点的硬件电路设计。章系统软件设计章搭建测试环境，设计测试用例，对系统基本功能进行测试。介绍设计中的未尽事宜并介绍未来工作的研究方向。西南交通大

5、学硕士研究生学位论文第6页第2章关键技术研究2．1嵌入式系统及其在智能家居中的应用2．1．1嵌入式系统嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统一般指非PC系统，主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。在嵌入式系统中，操作系统和应用软件被集成于计算机硬件系统之中，使系统的应用软件与硬件一体化。这样，嵌入式系统的硬件与软件需要高效率地协同设计，以做到量体裁衣、去除

6、冗余，在同样的系统配置上可以实现更高的性能H3。1．嵌入式系统结构如图2-i所示为嵌入式系统硬件模型结构，主要由微处理器MPU、外围电路，以及外设组成。MPU为整个嵌入式系统硬件的核心，决定了整个系统功能和应用领域；外围电路根据微处理器不同而略有不同，主要由电源管理模型、时钟模块、闪存FIASH、随机存储器RAM，以及只读存储器ROM组成。这些设备是一个微处理器正常工作所必须的设备。外部设备将根据需要而各不相同，如通用通信接口USB、RS一232、RJ一45等，输入输出设备，如键盘、LCD等，外部设备可以根据应用需要以扩展模块的形式进行扩展∞3。图2-1

7、嵌入式系统硬件架构2．嵌入式系统的软件结构西南交通大学硕士研究生学位论文第7页嵌入式系统在软件上具有明显的层次结构，从与硬件相关的BSP到实时操作系统内核RTOS，到上层文件系统、GUI界面，以及用户层的应用软件，各部分可以清晰地划分开来，如图2-2所示，这种分层软件结构大大降低了系统开发的难度‘61。应用程序文件系统(Fs)．GuI，系统管理接口库函数BSP底层硬件图2-2嵌入式系统软件结构3．嵌入式技术在智能家居系统中的应用优势嵌入式技术在智能家居系统中的应用，会使系统从以下几个方面得到优化：具有更丰富的接口，针对性更强；体积功耗更小，可靠性更高；可

8、以根据系统的特殊需求增加或者减少硬件；通过特殊的硬件处理，使图形，图像，语音的处