葛阳[1]2016年在《基于433MHz射频通信的智能家居系统研究与设计》文中认为智能家居是物联网应用领域的一个研究热点,智能家居综合无线通信技术、计算机技术、无线传感器网络等多种技术的先进理念,为人们提供了舒适安全的生活环境。然而智能家居行业也存在诸多问题,如行业缺乏统一的标准与规范,未形成集中化控制的智能家居生态系统,智能家居产品成本过高等。鉴于家庭内部网络成本敏感、低传输速率、近距离的通信和组网需求,本文提出了一种以433MHz射频通信为基础的,低成本、低复杂度、可扩展的智能家居系统解决方案,并搭建了系统实验平台。用户可以通过终端设备远程访问智能网关,登陆嵌入式Web服务器的智能家居系统管理平台,发送家电控制命令或查看家庭内部状态,然后智能网关接收家电控制命令进行协议转化与处理,通过家庭内部网络(433MHz射频网络)与家电设备交互。本文的主要研究内容如下:(1)在433MHz射频通信方面,研究433MHz射频通信模块CC1101的数据通信过程,设计基于RT Thread操作系统SPI驱动框架的CC1101驱动程序。(2)在智能网关方面,为了实现家电设备的集中控制与异构网络的融合,研究并设计一种以RT Thread嵌入式操作系统为软件平台,以32位ARM芯片STM32F407为硬件平台的智能网关。该智能网关搭载CC1101射频通信模块、以太网模块等功能模块,不仅实现了家电设备多种方式的智能控制,还起到了不同网络协议间的相互转化作用。(3)本文的重点是研究并设计一种以433MHz射频通信模块与RT Thread操作系统为基础的433MHz射频协议栈,该协议栈主要包含多线程通信模型、433MHz射频节点模型与射频通信帧定义、基于树状拓扑的433MHz射频网络自组建,其主要任务是实现433MHz射频网络相关功能与家电智能控制。协议栈整体采用内核空间与用户空间相分离的机制,两者通过定义API接口函数通信,既保证了协议栈的安全性,又简化了程序设计。在应用层方面,通过配置小型的TCP/IP协议栈LwIP搭建嵌入式Web服务器,实现基于B/S构架的智能家居系统。本文最后对系统进行了测试,验证了家电设备控制与状态上报、射频网络自组建、嵌入式Web服务器等功能,并提出了改进与下一步工作任务。
曾梦秋[2]2014年在《嵌入式LonWorks智能网关设计》文中研究指明本文研究的内容是以电力线载波通信为应用背景，设计了嵌入式LonWorks智能网关，保证LonWorks网络设备的安全稳定运行。因LonWorks设备工作环境恶劣、运行过程中涉及参数众多、控制策略复杂，为满足其现场智能控制及远程监控的需要，提出了嵌入式MCU+智能电力线收发器+以太网芯片的网关方案，以实现LON网和以太网的协议转换。传统的网关基本采用16位单片机实现，由于其运算能力低、存储空间小等缺陷，难以适应多任务、实时性高的应用场合。本文设计的一款嵌入式LonWorks网络智能网关，能够很好地满足复杂监控环境的多任务、实时性、快速性等要求。网关硬件系统选用NXP公司生产的32位微处理器LPC1778作为主控芯片，PL3150作为电力线通信的数据收发器，并利用LPC1778内置以太网控制器和以太网控制芯片DP83848构成以太网接口。另外还采用双口RAM作为ARM处理器与智能收发器PL3150进行双向高速数据信息交换的媒介。除了详细介绍了这些主要模块外，本文还对PL3150、ARM的外围电路设计进行简要介绍。本系统选用μC/OS-II作为ARM操作系统，文中详细介绍了嵌入式操作系统的相关概念及移植过程。基于联网需求，嵌入网关还需要通信协议、物理层驱动软件的支持。本系统采用LwIP通信协议栈，提供基于TCP/IP的网络服务；底层网口驱动主要是对ARM芯片中以太网控制器及外部网卡芯片的寄存器进行读写操作来完成以太网数据帧的收发功能。在由μC/OS-II和LwIP构建的软件平台上，可以很方便地根据具体需求设计相应的应用程序。应用程序包括构架简单内嵌Web服务器，双口RAM通信程序，自组网服务，报警机制等等。最后，对本系统进行实验调试和功能测试。对网关的各个功能进行实际测试并验证其效果。结果证明此网关能够满足实际监控需要，符合实时性、多任务、快速性、大数据量的设计要求。
刘帅[3]2016年在《嵌入式多协议网关设计与研发》文中研究说明随着传感器、以太网通信、工业现场总线、嵌入式系统等技术的发展,物联网已经广泛应用在仓储物流、智能电网、公共安防、智能楼宇等领域,物联网的核心思想就是把任何物体都连到互联网中,这其中起到重要作用的便是网关,嵌入式多协议网关现在在电子市场是一个新兴产品,将有不同通信接口的传感器都连接到同一个网关上,进行分布式数据传输和控制,大大降低了设计成本,便于后期的维护。本文详细叙述嵌入式多协议网关系统的研发过程,包括硬件电路的设计和软件的开发。系统采用高性能32位ARM处理器STM32F407,移植和优化轻量级LWip、 freeMODbus、CANfestival通信协议,使其高速运行在ARM处理器上,实现嵌入式多协议网关设计。首先,在没有使用应用层协议情况下,实现的通信方式主要为双向透明传输模式：Ethernet与CAN接口互转、Ethernet与RS485/232接口互转、RS485/232与CAN接口互转,CAN、RS485/232接口,可设置其传输的数据波特率、字节大小等。其次,在添加了应用层协议情况下,实现的通讯方式是：MODbusTCP转MODbus单向半双工传输设计,MODbusTCP转CANopen单向半双工传输设计。调度算法的设计,实现多协议半双工交叉通信,解决任务切换、信息缓存、信息阻塞和误码等问题,给出自己的程序软件设计方案和思路。最后,通过实验,对整个系统进行了性能验证,分析了实验结果,展示了项目设计开发成果和总结了开发过程当中出现的问题。实践证明本文所设计的嵌入式多协议网关能够基本完成通信接口透明传输、协议互转传输等设计任务。
赵男[4]2013年在《基于Wi-Fi的智能楼宇监控系统》文中提出如今，快速发展的科学技术把我们带入了全新的时代，我们的生活与智能型建筑的联系越来越紧密。从楼宇环境到设备运行，从安全防范到消防报警等等，智能楼宇系统所涉及的领域越来越广，所控制的设备越来越多。另外随着节能环保理念的不断深化，智能建筑更加注重向低功耗、低成本、高效率的节能模式方向发展，企图在最少能源消耗的前提下最大程度的满足用户安全、便利、快捷的高质量的生活需求。在全球资源日益紧张的大背景下，传统楼宇系统的搭建方式-有线布局方式所遇到的问题在不断增多:楼宇内的空间资源在初期建设时被繁多的线路占用，线路的固定性也给智能楼宇在后期维护和系统完善方面带来了巨大难题。总之传统有线布局方式在资源和成本方面的缺陷使得智能建筑遇到了很大的瓶颈。无线传感技术的出现给智能楼宇领域带来了新的革命。本文通过比较各种不同的无线通信技术，提出了一种在Wi-Fi网络环境下的楼宇监控系统。系统选用AX22001嵌入式单芯片微处理器为核心，成功实现了红外探测报警、温度数据、可燃气体探测报警等信息的采集和存储。所做的工作如下：1、对Wi-Fi网络相关知识进行了概述。介绍了Wi-Fi的概念、优点、安全性、版本以及Wi-Fi网络的未来前景。2、对系统硬件进行了设计。比较了几种无线通信技术的各自优势和网络组网模式的特点，确定了系统所使用的微控制器和整体方案,设计了温度处理模块、电源模块、易燃易爆气体和红外探测模块、外围设备控制电路以及液晶显示模块。3、对系统软件进行了设计。分析了软件整体架构，对各个模块的功能以及整个系统的工作流程做了详细说明,完成了MCPU和WCPU之间通信、温度采集和控制、可燃气体和红外报警等功能的软件设计。最后在VS2005开发环境下设计完成了一个环境参数监控平台，达到了数据的快捷存储和显示的要求。4、在实验室搭建了一个模拟智能楼宇环境的监控系统，并完成了测试工作。经过测试，系统完成了设计的目的，能够正常稳定地工作。
参考文献：
[1]. 基于433MHz射频通信的智能家居系统研究与设计[D]. 葛阳. 电子科技大学. 2016
[2]. 嵌入式LonWorks智能网关设计[D]. 曾梦秋. 南京航空航天大学. 2014
[3]. 嵌入式多协议网关设计与研发[D]. 刘帅. 浙江师范大学. 2016
[4]. 基于Wi-Fi的智能楼宇监控系统[D]. 赵男. 河北大学. 2013
标签：自动化技术论文; 智能家居论文; 智能楼宇论文; 通信论文; 嵌入式开发论文; 嵌入式软件论文; 内部网关协议论文; 以太网协议论文; 射频论文; 嵌入式系统设计论文; 网络系统论文; 协议栈论文; ip协议论文; tcp论文;