智能家居无线嵌入式网关硬件平台的设计与实现.pdf

华中科技大学

硕士学位论文

智能家居无线嵌入式网关硬件平台的设计与实现

姓名：徐景

申请学位级别：硕士

专业：信号与信息处理

指导教师：汪小燕

20080602
华中科技大学硕士学位论文

摘要

智能家居系统通常是由智能家居网关、信息家电、照明系统、仪表设备、安防系
统等多种类型的设备构成的一个复杂的网络系统。智能家居网关是智能家居的核心，
它不仅负责智能家居中各种不同类型终端设备间的通信，而且还要完成对各种设备
的集中控制、Internet接入以及远程监控等功能。随着嵌入式技术和无线通信技术的
高速发展,智能家居网关逐渐开始采用嵌入式系统作为硬件平台,并采用无线的方式
组建智能家居网络，其具体设计与实现已成为研究和开发的热点。
基于以上背景，本文提出了一种嵌入式无线智能家居网关硬件平台的具体设计
与实现方案。网关以ARM920T核处理器S3C2410为主处理器，通过蓝牙组建智能
家居内部网络，通过以太网模块和GSM模块接入外部网络。本文首先介绍了网关系
统的整体设计，接着依次重点说明了其中最小核心系统、串口扩展模块、网络接口
模块的设计与实现，并具体说明了各个模块的功能验证程序设计与实现。其中最小
核心系统包括主处理器模块、SDRAM模块、NANDFLASH模块。串口扩展模块以
串口扩展芯片TL16C752B为主，扩展出两个高速全功能串口，外接GSM模块和蓝
牙模块。网络接口模块选择了10/100M自适应以太网控制芯片DM9000A，连接
INTERNET。
系统功能验证表明最小核心系统能够成功下载运行固件程序，能掉电保存固件
程序，支持在线调试功能；串口扩展模块扩展出来的全功能串口能够正常收发串口
数据；网络接口模块能成功发送并接收IP数据包。该硬件平台各种功能齐全，为智
能家居网关的上层开发提供了便利的开发环境。

关键字：智能家居;智能家居网关;无线通信;嵌入式系统;S3C2410

I
华中科技大学硕士学位论文

ABSTRACT

Smarthomeisahomenetworkwithdiversificationofformsofstructurewhich
comeoutinordertomeetmodernfamilylife,whichconsistsofsmarthomegateway,
lightingsystem,networkedappliances,andmeasurementinstruments.Homegatewayis
thecoreofthesmarthomewhichinchargeofcoordinationofthecommunications
betweendifferenthometerminaldevices,thecentralizedcontrolofappliances,Internet
access,RemoteMonitoringandsoon.Withtherapiddevelopmentofembeddedwireless
technologyandcommunicationtechnology,smarthomeGatewaygraduallyturntoadopt
embeddedsystemasthehardwareplatformandwirelesscommunicationtoformthesmart
homenetwork.
Thethesisproposesaspecificprogramtorealizeawirelessembeddedsmarthome
gateway.ThegatewayadoptsS3C2410asthecentralprocessor,connectedtotheinternal
homenetworkbyBluetoothandtotheexternalnetworkthroughEthernetandGSM
module.Thethesisfirstintroducesthesystemstrutureofthegateway，thenconcentrateon
descriptionofthedesignandrealizationoftheminimumsystem,serialportexpansion
module,Ethernetinterfacemodule.Theminimumsystemincludescentralprocessor
module,SDRAMmoduleandNANDFLASHmodule.Theserialportexpansionmodule
adoptstheserialportexpansionchipTL16C752Btoderivet