基于ARM平臺的智能家居網關設計

于海生 馬傳翔 邵松

摘要 社會的進步與經濟的增長有效推動了科學技術的發(fā)展，使得智能家居網關被廣泛的應用到家庭生活當中，為人們的生活帶來了便利?；诖耍疚囊曰贏RM平臺智能家居網關設計為主要研究內容，通過對智能家居網關總體設計的介紹，進而深入探討了網關軟硬件的設計。

【關鍵詞】ARM平臺 智能家居網關 軟件 硬件

近年來，在科學技術快速發(fā)展的背景下，使得人們的生活逐漸向著家居智能化的方向發(fā)展。而在家居智能化內，智能家具網關是其中的重要組成部分，合理的對其進行設計，可以為家居智能化更好的運行奠定良好基礎。

1 基于ARM平臺的智能家居網關的總體設計

1.1 功能需求

對基于ARM平臺智能家居網關進行設計時，需要其存在無線路由器的功能，可以在用戶使用過程中，對電力傳輸協(xié)議、IEE 802.11協(xié)議等進行變換。同時，該網關內，不僅需要其具有非常強大的處理能力，能夠在接受到信息后，第一時間對信息進行處理，而且還要確保服務種類的多樣性，只有這樣，才會滿足客戶的多種需求。因此，在選擇主芯片時，以S3C6410處理器為主。

1.2 主動與被動工作模式

當網關在主動模式下運行時，可以根據(jù)之前設置的指令，直接對家電設備進行操作，使其能夠按照用戶的要求運行;當網關在被動模式下運行時，需要先通過相關的協(xié)議，對采集到的數(shù)據(jù)進行簡單處理，使其變?yōu)閁PD格式后，在整個網絡中傳播，以便主機能夠獲得這些信息。同時，主機接收到信息后，再次對其進行轉換，并傳輸?shù)诫娏鬏斁€上，使得室內所有的設備，均能接收主機傳遞的信息，從而達到控制家電設備的目的，如圖1所示。在實際當中，上述任何一種模式，都需要利用網關進行控制，通過網關卡將室內與室外有效隔離起來。

通過該圖可以發(fā)現(xiàn)，從電氣設備到主機運行時，工作原理為：

（1）家電設備發(fā)出MAC信號，源地址為00，目標地址為Ol;

（2）網關接收信號，分析出相關數(shù)據(jù)DATA：

（3）網關構建UPD數(shù)據(jù)報，目標端口為10;

（4）針對圖1內的表1，網關構建報文，源地址為192.168.1.2，目標地址為廣播地址;

（5）對相關信息進行傳遞;

（6）主機對UDP進行監(jiān)聽，主機接收到數(shù)據(jù);

（7）主機根據(jù)獲得信息做出相應動作。

從主機到電氣設備運行時，工作原理為：

（1）主機生成相應數(shù)據(jù)包DATA：

（2）主機構建UPD數(shù)據(jù)報，目標端口為10;

（3）針對圖l內的表2，主機構建報文，源地址為192.168.2.2.目的地址為192.168.1.2;

（4）主機發(fā)出相關信息，并傳遞到默認網關：

（5）網關對UDP進行監(jiān)聽，獲得數(shù)據(jù)報;

（6）網關獲取目標地質;

（7）網關分析用戶數(shù)據(jù)，并針對圖l內的表1，對MAC信息進行組裝，目標地址為00，源地址為01。

1.3 系統(tǒng)結構

本文研究當中，以S3C6410為主要的處理器，該處理器的內核為ARM1176JZF-S，并伴有16/32位RISC，能夠同時與RAM與ROM連接。而且，該處理器還存在很多的SDIO接口與UART接口，不僅便于二次開發(fā)，而且還方便各種形式的應用。

2 基于ARM平臺的智能家居網關軟硬件設計

2.1 硬件電路設計

智能家居網關的硬件當中，主要由四核模塊構成。

（1）無線Wi-Fi收發(fā)模塊，該模塊內，選擇了AW-GM320為芯片，通過SDIO接口與CPU連接。同時PL3106通過串口，與處理器相連，通過單片機的編寫能力，使得芯片在整個網關當中發(fā)揮出最大的作用。

（2）電力傳輸模塊，

（3）以太電路模塊，一般情況下，將電力傳輸模塊與以太電路模塊共同設計，電路圖如圖2所示。

網關發(fā)布信息時，首先根據(jù)實際配置情況，從PL3105處輸出信號，當信號進入三極管內，將會對其進行一定的處理，提升信號的帶負載水平。而網關接收信息時，需要通過載波接收電路的方式，利用

公式，對耦合載波信息進行處理。此外，對TCP/IP協(xié)議與以太網協(xié)議設計時，只要在串口處，將CPU與變壓器連接到一起，即可發(fā)揮出協(xié)議功能以及達到轉變電壓的目的。

2.2 軟件流程設計

對智能家居網關軟件進行設計時，主要以嵌入式Linux為主，通過其對網關內進程、設備等進行控制。同時，在整個網關內，還以LinUx為中心，逐漸加入了多種應用層協(xié)議程序模塊，如DHCP，RIP路由協(xié)議等。IP層內，需要先對信息進行過濾，并通過服務器，對信息進行解包、辨別等處理后，將信息傳遞給PL3106。同理，PL3106傳輸信息時，也要在服務器進行處理后，才可以正常傳輸。

3 總結

綜上所述，在社會快速發(fā)展的背景下，智能家居網關得到了更加廣泛的應用，通過該系統(tǒng)的應用，不僅提高了家庭的安全性，同時還為人們的居住提供了更加良好的服務。基于此，本文利用以ARM1176JZF-S為內核的S3C6410處理器為主，對智能家居網關進行了設計，從而為智能家居網關更好的應用與發(fā)展提供了重要幫助。

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