文档介绍：嵌入式无线技术在智能家居中的应用
《嵌入式课程》论文
题目：嵌入式无线技术在智能家居中的应用
专业：农业电气化
班级： 11级农
图 3 系统软件流程图

本系统基于ARM9的无线嵌入式智能家居控制系统的总体解决方案，该方案主要以微处理器ARM9为核心，采用ZigBee和GPRS无线通信技术、传感技术和互联网技术，实现了对家居电器进行本地和远程的无线监控，克服了传统的仅限于有线和本地的家居监控方式，优化了人们的生活方式，具有较高的实用价值。其中采用ZigBee和GPRS无线通信技术来达到家庭内部控制和远程控制的功能还可以采用其他无线与嵌入式结合的方式解决。

系统主要包括ARM9处理器S3C2440A(家庭网关)、ZigBee模块(协调器)、Wi-Fi模块、ZigBee终端设备，其结构如图4所示。在ARM9处理器中移植Web服务器Boa作为家庭网关，负责对整个智能家居设备的管理以及远程监控。由于智能家居中许多家电设备都是通过ZigBee无线传感网络来工作的，因此必须在处理器中保存数据并对ZigBee无线传感网络进行数据融合处理，协调器负责家庭内部Zigbee网络的管理与控制。Wi-Fi模块用来传输大容量信息，通过无线访问节点(AccessPoint，AP)路由器与以太网连接，实现家庭内部网络与Internet的通信。
图4 系统结构

网关硬件电路主要由控制器模块(S3C2440A)、存储单元(64MBSDRAM、64MBNandFlash和2MBNorFlash)、通信模块(Zigbee模块和Wi-Fi模块)和显示模块(LCD)等组成，其硬件电路结构框图如图5所示。
图 5 系统硬件电路
控制器是整个嵌入式家庭网关的核心，用来对ZigBee通信模块进行相应配置并接收ZigBee终端节点的数据，利用Wi-Fi协议将网关通过Wi-Fi模块连接到Internet网络。为了能达到高性能、低功耗的目的，设计的嵌入式网关采用以ARM920T为核心的32位的RISC微处理器S3C2440A作为主控制器，该处理器集成了LCD控制器、USBHost、NAND控制器、BUS控制器、中断控制、功率控制、存储控制、UART、SPI和GPIO等丰富的外围资源，通过外扩存储器、串口、USB接口和JTAG调试接口等构成硬件平
台。Wi-Fi通信模块用来实现家庭网关与Internet连接。通过本无线智能家居网关控制的设计便可完成上述所涉及智能家居整体系统中的在家庭内部实现对智能家电的无线控制功能。而要完成远程控制，则可采用无线串口通信与嵌入式结合实现此功能。

这是一种基于Internet和GSM网络的无线智能家庭网络的设计方案。采用嵌入式系统作为家庭网关,将Internet网和GSM网连入智能家庭网络,可实现PC机和手机短信对家电设备的远程控制和管理。我们采用无线连接的方式。这里的重点仍然是家庭网关的设计。

嵌入式系统具有低成本、低功耗、可靠性高、软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点。因此,为了适应普通用户,采用嵌入式系统作为智能家庭网关。家庭网关的硬件系统设计是以一款基于ARM920T内核的嵌入式微处理器S3C2410为核心,通过外扩存储器(Flash/SDRAM)、以太网接口模块、GSM模块、无线串口收发模块、LCD显示模块和键盘控制模块等来构建硬件平台。家庭网关的硬件平台如图6所示。
图6 家庭网关的硬件平台
S3C2410芯片处理速度快、功耗极低,与其他ARM芯片相比,具有丰富的片内外围接口。本设计采用一片K9F1208作为NAND Flash存储器系统,容量大小为64MB,用来存放操作系统、应用程序和其他数据;采用一片HY57V561620CT作为SDRAM,容量大小为32MB。
为实现手机短信控制家电设备这一功能,需要在家庭网关中连接GSM模块,作为家庭网关与GSM网络的接口。模块采用Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块TC35。TC35有AT命令集接口,支持
文本和PDU模式的短消息。GSM模块可连接到S3C2410所提供的三个异步串口之一上。
。nRF2401是业界体积和功耗最小、外围元件最少的低成本射频收发芯片。将nRF2401无线收发芯片上的标准RS232串行接口与S3C2410的一个异步串口相