基于ZigBee技术的智能家居网关节点的设计与实现

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1、分类号一．!里墨!鱼密级重庆邮电大学硕士学位论文论文题目基王圣ig旦星皇垫盔鲍鳖丝窒昼圈．羞堇：量鲍遮盐鱼塞理论文提交日期垫垒：§：兰6论文评阅人论文答辩日期丛乜：鱼：2G答辩委员会主席乙ofz年S月2GEl独创性声明～一～I掣㈣㈣本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重麽邮虫太堂或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均

2、已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：马钐冬如签字日期：bfL年妇西日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重麽邮电太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重麽邮电太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：弓易勺讪导师签名：／舨签字日期：Wf上年S月谚日签字日期：珈，缉期卿重庆邮电

3、大学硕士论文摘要随着近年来物联网的兴起，智能家居作为物联网技术的一部分再次成为关注和研究的热点。ZigBee技术以其自组网、低功耗、低成本等特点在智能家居系统里得到了广泛的运用，实验室团队根据这一趋势，设计了一套基于ZigBee技术的智能家居内部网络，此外还要需要设计一种集成多种通信方式的网关节点作为ZigBee网络对外的窗口。网关节点它不仅要负责内部ZigBee网络与多种外部异构网络的无缝连接，而且还要采集、处理家居现场信息。根据以上需求，本文设计了一种多种接入方式的网关方案，用户可使用手机、电脑通过

4、远程或室内多种通信手段访问智能家居网络，方便用户灵活监控家居现场，从而提高智能家居便捷性和实用性。以太网作为一种使用广泛的有线通信技术被应用到智能家居中既能达到ZigBee网络速率要求也无需用户添加额外设备节约了成本。考虑到某些场合没有以太网接入设备选用覆盖广、资费低的GPRS作为弥补。用户在室内可使用Wi．Fi、ZigBee、蓝牙与网关节点连接，ZigBee需要专门设备，而大部分手机和笔记本自带有Wi．Fi、蓝牙功能，其中Wi．Fi相比有蓝牙速率高、传输远的优势。因此，基于以上因素考虑，本文选择以太网

5、、GPRS、Wi．Fi作为网关节点的对外通信手段。为了实现这三种通信方式与ZigBee网络的无缝连接，本文重点研究了网关节点的设计与实现，并采用嵌入式芯片作为硬件平台，在满足性能的同时降低了成本和功耗，而软件设计方案则以嵌入式实时操作系统为基础，以求合理利用各种硬件资源。并以其为核心器件设计外围电路和接口电路，其次根据软件总体设计思想，搭建基于“C／OS．II嵌入式操作系统的软件平台，编写串口驱动程序和以太网、Wi．Fi、GPRS三个数据传输任务，并对三个任务进行协调管理，以提高网关节点的灵活性和实时响

6、应能力。功能验证表明网关能成功发送并接受不同网络数据；主控制芯片可及时处理需要传输的数据，满足智能家居实时性的要求。该网关节点设计方案基于Cortex．M3芯片和ZigBee无线通信技术，成功融合了以太网、Wi．Fi和GPRS三种通信技术，具有通信方式灵活、稳定可靠、成本低等特点，有助于智能家居系统的运用推广。关键词：智能家居，ZigBee，网关节点，I．tC／OS．II重庆邮电大学硕士论文AbS仃actAbstractWiththedevelopmentofTheIntemetofthings，aSa

7、partoftheIntemetofthingssmarthomebecameahotdevelopmentandresearchonceagainonceagain．ZigBeetechnologyisonekindoflowpowerconsumption，lowcostsoftheshortdistancecommunicationtechnology,andit’SbeusedinsmarthomeWidely,Accordingtothistrend，thelabteamdesignedase

8、tofsmarthometechnologybaSedontheZigBeeinternalnetwork，Moreover,weneedtodesignanintegratedvarietyofmeansofcommunicationgatewaynodeZigBeenetworkwindowtotheoutside．thegatewaymustnotonlyberesponsibleforinernalZigBeenetworkcomm