基于linux的嵌入式家庭网关的研究与实现

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1、4L务大峰硕士研究生学位论文基于的嵌入式家庭网关的研究与实现学生姓名王达尝学科、专业信息与通信工程研究方向嵌入式系统设计导师董小伟北方工业大学研究生院北方工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：一曰期：二年月曰学位论文使用授权书学位论文作者完全了解北方

2、工业大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北方工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用于本授权书）。□保密论文注释：经本人申请，学校批准，本学位论文定为保密论文，密级：，期限：年，自年月日起至年月日止，解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：土日期：？导师签名：

3、—日期召北方工业大学硕士学位论文基于的嵌入式家庭网关的研究与实现摘要随着人们对生活品质要求的日益提高，智能家居逐步成为物联网应用领域的研宄热点之一。智能家居系统以家居自动化、网络化和信息化为主要特征，其目的是让用户高效、合理、便捷地管理家居环境，并自动提供安全防护以及实时监控。针对智能家居系统中多种通信技术之间互联困难的问题，本论文对系统中的核心组网设备即家庭网关进行研究，提出了一种可扩展且支持多协议转换的家庭网关系统的设计方法。主要研究工作如下：在家庭网关硬件设计方面，首先针对系统组网问题，通过分析比较现有家庭网络组网方式

4、，提出了一种基于分级网关的可扩展的家庭网络组网模型。接下来针对网关硬件平台设计问题，通过分析比较现有的家庭网关系统的设计方案，提出了一种主从式架构的嵌入式网关设计模型，并给出了基于微处理器的网关硬件结构设计。最后根据实际系统需求，研究了嵌入式操作系统中网口、串口驱动移植的配置方法，以及环境下通信和通信，并给出了具体实现过程。在主网关软件设计方面，针对现有异构接入协议转换存在的问题，提出了一种基于子网关分层转换，主网关集中控制的易于扩展的智能家居组网模式。针对异构设备互通和互操作问题，采用中间件机制，提出了一种基于统一接口访问

5、的方法，并设计了家庭设备控制模型和设备控制协议。子网关将不同协议转换为统一协议，主网关对信息汇总处理，整个系统采用接口模式进行编程，使业务逻辑之间依赖性减少，达到了松耦合的目的，提高了主网关在多协议处理下的可扩展性。平台实验结果表明了该网关设计方法的正确性、有效性和先进性。针对在远程管理家居设备时不同控制终端通信困难的问题，在本文设计的家庭网关软硬件基础上，构建了一个智能家居管理平台的原型。管理平台主要以应用服务架构为核心，使用服务通信技术，提出了一种不同控制终端与设备节点通信的流程设计。该设计优势在于可以保证数据在不同控制

6、平台之间的通信，又能够减轻网关服务器处理数据的负担，有效地降低了智能家居系统对家庭网关硬件性能的要求。关键词：智能家居，异构接入，松耦合，协议转换，北方工业大学硕士学位论文，，，，，，北方工业大学硕士学位论文，北方工业大学硕士学位论文目录基于的嵌入式家庭网关的研宄与实现选题背景与研宄意义智能家庭网关的研宄现状论文组织结构智能家庭网关协议分析与研宄智能家居网络通信方式通信技术分析技术概述网络结构协议架构运行机制蓝牙通信技术分析蓝牙技术概述蓝牙体系结构蓝牙通信模型串口通信技术分析串口技术概述串口通信过程通信技术分析连接的建立和终

7、止本章小结智能家庭网关平台硬件分析与设计智能家居系统组网模式智能家居系统组网技术分析智能家庭网关模型比较与选取智能家庭网关整体设计智能家庭网关硬件平台的选取本章小结智能家庭网关软件分析与设计多协议融合方法协议转换蓝牙协议转换智能家庭网关平台搭建：层次控制体系结构分析通用易扩展接入控制模型智能家庭核心网关软件体系系统结构智能家居网络管理体系业务请求及应答过程核心控器多进程环境下编程设计系统优化北方工业大学硕士学位论文线程死锁生产者一消费者模式线程池的引用本章小结：智能家庭网关平台实体展示及结果评测智能家庭网关整体展示系统整体性

8、能分析通过访问服务器性能分析网关的性能实验分析本章小结总结与展望取得的研宄成果与创新点存在问题及未来工作展望辨想申请学位期间的研宄成果及发表的学术论文：北方工业大学硕士学位论文绪论选题背景与研究意义如今，伴随着科学技术的日新月异，移动通信、网络互联、智能嵌入式硬件以及移动终端日渐普及，为物