基于Linux的智能家居网关研究与实现

智能家居系统通常是由智能家居网关、服务器、客户端、家庭住宅各个子系统组成的一个复杂的、便于统一管理和远程控制的网络系统。作为智能家居系统的重要组成部分，智能家居网关承担了与智能家居各种前端设备的通信、信息存储、设备控制，与服务器及客户端的Internet通信、远程监控等功能。尽管智能家居网关早已成为业界研究的热点，但是目前国内智能家居网关存在着接口标准及通信协议不统一、功能不够贴近普通家庭需求等问题。针对这些问题，本文深入研究了基于Linux操作系统、ARM11处理器S3C6410、以太网和ZigBee通信标准的智能家居网关，并在此基础上提出了软硬件设计及实现方案。 本文首先分析了智能家居网关的工作原理，确定了网关的功能要求，包括家庭内部网络建立及数据通信、Internet数据通信、设备信息存储、内外网访问等，选择了网关的内外网通信技术，在此基础上完成了网关的总体设计；之后根据功能要求，完成了网关硬件的总体设计和详细设计，包括微处理器和存储器选型、ZigBee协调器和以太网卡等外围电路设计；在硬件设计的基础上，为网关移植了嵌入式Linux操作系统、各硬件模块驱动和SQLite数据库；最后，根据设备信息存储要求为网关设计了SQLite数据库，根据软件模块化设计思想为网关各模块设计了功能软件，包括ZigBee协调器通信软件、以太网通信软件、UART串口通信软件、网关功能整体控制软件等，并采用非阻塞和多线程技术实现网关各模块协调工作，最终完成网关全部功能。 对智能家居网关进行的系统集成、单元测试和整体测试表明，本文实现的智能家居网关能够正确完成家庭内部ZigBee网络的建立和数据通信、与客户端及服务器的Internet通信、设备信息存储、远程设备控制等功能，运行稳定，具有较高的实用价值，是对智能家居网关接口标准化的一次有价值探索。