智能网关结构

引言

随着网络技术和现代通信技术的发展，家庭网络化已经成为家庭现代化的趋势。家庭网络可视为一种分布式网络，通过无线家庭网关实现对普通家电终端的远程控制是未来的发展趋势，冈此无线家庭网关是整个家庭网络的核心，它主要实现网络接入、远程控制以及无线连接家庭内部异构子网等功能。其中无线网关控制技术是一个需要解决的关键问题。

目前无线控制技术主要有IrDA、ZigBee、无线USB、蓝牙、Z-Wave。在以上技术中，IrDA技术最具有成本优势且协议简单，但传输方向单一，不能组网。WirelessUSB 的成本较高，主要用于传输高速多媒体数据，不适合智能家庭的控制应用。蓝牙技术主要用于传输语音，如果将其应用在智能家庭网关控制，将带来传输距离受限和控制协议复杂等问题。Z-Wave是从ZigBee标准中精简而来，但该技术目前尚不支持全球通用的2．4 GHz 频段。ZigBee技术在传输距离、可靠性以及组网能力方面都极具优势，本文利用ZigBee

技术对智能无线家庭网关控制技术进行研究。

1 无线智能家庭网关控制技术的结构设计

1．1 家庭网关组网技术的选择

ZigBee技术是一种新兴的远距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。ZigBee技术的低数据速率特点，适合于承载数据流量较小和QoS的要求不高的业务，因此，ZigBee技术是最适合智能家居系统的组网技术。对于智能家居系统来说，该网络自身是一个动态系统，不断与外界环境相互影响，网络中传输的数据量不大，网络节点多，要求低功耗，因此家庭无线网关利用ZigBee技术，其拓扑结构采用星型结构组网。

1．2 家庭网关的无线组网设计

基于ZigBee技术的家庭网关系统结构框图如图1所示，家庭网关和若干个无线通信ZigBee节点模块组成星形结构的家庭传输网络。家庭网关是网络协调器，它主导网络的建立，监督网络的正常运行，配置存储空间，实现网络初始化、数据采集、设备控制等功能。另外，它配置16位本地地址给设备以节省带宽。其他的无线通信ZigBee模块只能与家庭网关之间进行通信，实现状态采集、查询响应、设备控制等。智能家庭网关是一个智能的嵌入式网络系统，包括硬件和软件两部分。

1．3 智能家庭网关硬件结构设计方案

硬件部分需要提供多种多样的网络接口类型与控制接口，主要由主控制器、GPRS 模块和ZigBee射频通信模块3部分组成，其结构框图如图2所示。

主控制器CPU控制各种各样的接口，包括以太网接口、USB接口、ADSL接口、WLAN接口等。主控制器采用三星公司的ARM9微处理器S3C24-10X，它具有外围扩展功能模块，能够实现高速处理。GPRS模块采用Siemens公司的TC35终端，通过串口与CPU 相连，实现与Internet。的连接。ZigBee射频收发模块采用Chipcon AS公司的CC2420芯片．控制家庭网内具备ZigBee标准接口的家用电器。在家电控制器上加载ZigBee无线通信模块成为家庭分布式网络的终端设备。

2 无线智能家庭网关控制技术的实现

在选定了家庭网关的硬件平台后，家庭网关便有了自己的物理载体，但仅仅是硬件部分，并不能实现家庭网关所应具有的功能，还需要有建立在硬件平台之上的软件控制系统。

2．1 智能家庭网关系统的选用

家庭网关采用嵌入式Linux操作系统进行开发，包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面等。操作系统主要实现以下功能：

①建立交叉编译环境。

②引导装载程序(Bootloader)，能实现系统的快速引导，提供瞬间开机功能；负责将Linux内核加载到内存，并将控制权交给内核初始化程序。

③Linux内核(kernel)的移植与裁减。Linux内核采用模块化的组织结构，通过增减内核模块的方式来增减系统的功能，正确合理地设置内核的功能模块，只编译系统所需功能的代码，以获得更高的运行速度。

④装载文件系统(file system)。嵌入式系统一般不具备硬盘等大容量存储体，而用Flash为主存储器，其文件系统也具有特殊性。

⑤开发图形用户界面(GUI)。

⑥选择上层应用程序(applieation)。

2．2 智能家庭网关软件结构的设计

智能家庭网关采用分层软件设计结构，如图3所示。在整个软件框架中，位于底层的是各类硬件驱动程序，通过嵌人式Linux操作系统实现底层硬件设备的驱动与管理。嵌入式Linux操作系统之上是针对设计需要而移植的TCP／IP协议与ZigBee通信协议。协议层之上为应用程序层，其中包括Web、CGI程序与嵌入式用户图形系统QT和一些其他的嵌入式应用程序。其中嵌入式web服务器，提供了全中文的Web管理界面，用于家庭网关的远程访问和管理，QT是基于本地LCD的一个强大的图形界面系统，实现在家庭内部通过ZigBee对家电终端的访问和控制。

2．3 ZigBee通信控制的实现

(1)智能家庭网关与终端设备通信连接的建立

在家庭网关硬件平台的ZigBee适配器与终端设备之间建立的无线通信连接，是基于无线替代有线而建立的无线信道连接，它与实际的串行连接并没有太大的差别。这样，在Linux下利用先前移植的ZigBee工具包，完成家庭网关硬件平台上无线适配器与终端设备之间的配对与连接后，就可以以操作设备文件的方式对这条无线信道的串行连接进行操作，在本地实现对终端设备的通信和控制。主要包括两个方面的内容：一个是网关发送的控制指令要通过ZigBee发送到终端设备，另一个是终端设备反馈给家庭网关的状态数据也要通过ZigBee的方式发送给家庭网关。通信过程的结构框图如图4所示。

按照需求编写相应通信控制程序、编译并下载到目标系统。这些程序要遵循通信协议。

(2)通信连接过程的部分实现代码

①建立ZigBee网关和终端设备之间的通信连接的代码：

②家庭网关通过ZigBee发送给终端设备的控制指令：

③终端设备对智能家庭网关的反馈：

④ZigBee网关和终端设备之间通信连接的关闭：

3 总结

本文利用ZigBee技术，以S3C2410为平台，采用Linux操作系统，对无线智能家庭网关与设备终端之间控制技术进行分析，并对硬件结构和软件实现进行了设计。该智能家庭无线网络控制系统具有稳定性好，实时性强，控制距离远，协议简单等特点，克服了目前家庭网关的一些缺点。

家庭网关和智能家居

虽然家庭网关与家庭智能网关现在还没有特别明显的界定。从功能以及服务范围上，可以将它们区别开来。家庭网关，是作为所有外部接入网连接到家庭内部，同时将家庭内部网络连接到外部的一种物理接口。并且使住宅用户可以获得各种家庭服务的平台。 而家庭智能网关，具备智能家居控制枢纽及无线路由两大功能，负责具体的安防报警，家电控制，用电信息采集。通过无线方式与智能交互终端等产品进行数据交互。它还具备有无线路由功能，优良的无线性能，网络安全和覆盖面积。因此，从上述两者的功能来看，家庭智能网关则更具针对性，它更加的针对“智能化”的家居。将家庭网关更加深入和细化。因此家庭智能网关是包含在家庭网关之中的。 家庭网络系统采用分层次的网络拓扑结构，分为家庭主网和家庭控制子网两个网段。网关系统有https://www.sodocs.net/doc/b517024408.html,服务器组件、网络连接控件、家庭弯管以及设备组成。家庭主网主要负责与外网进行通信，而家庭控制子网中的设备通过是通过子网关、主网关与外部通信。如果将一个家庭网关看成一个信息处理系统，组成系统的各个单元就是连接在网络各个节点的设备。网关系统由https://www.sodocs.net/doc/b517024408.html,服务器组件、网络连接控件、坚挺网关以及设备组成。反映到具体对智能家居的控制上，如：空调，可以在https://www.sodocs.net/doc/b517024408.html,服务器组件使用过的WEB界面进行对空调温度、风向以及模式的调节控制。 如上述所说，家庭网关还可实现对家庭网络中各种智能设备的远程管理和监控，从而对“智能家居”产品进行简单的维护和控制。此范围不限制用户、地点、甚至网络接入方式，只要接入网络访问，便可操作共同的数据。但也由此引发了用户私密泄露的问题。而就此，市场也有生产商顺应市场需求，研发私密性好的解决方案。如设计网络连接的控件技术等，同时可支持家庭网络标准协议的家庭网关体系构架，实现多协议融合。 随着家庭网络技术的快速发展，家庭网络的标准之间的竞争导致了家庭网关和家电厂商难以选择一种协议作为自己产品的标准。而市场上又缺乏这种统一的协议标准，导致下游各个设备厂商按照不同的接口标准与协议生产设备。使不同设备之间的互连、互通变得非常困难。反过来作为厂商，由于设备不配套导致的具体安装问题也让生产商们头痛不已。因此，网关、网络协议与设备的标准迫切需要统一。 国内家庭网关还处于起步阶段，除了价格之外，技术上更是缺乏多样性，兼容性较弱。再加上带宽传速也会影响系统传输。据工信部部长苗圩介绍，目前我国平均宽带连接速度约为每秒钟100Kb，远低于发达国家每秒钟约230Kb的平均速度，宽带不“宽”情况明显。带宽的问题也直接影响了智能家居系统在进行操作指令时出现滞后延迟的现象，家庭网关对于带宽传输也有很大的需求，智能家居控制器，承担整个系统的数据采集、协议转换、通讯转发、控制下达、存储配置功能。如果带宽不能满足需求，就会局限网关以及配套智能家居设施的功能，提供不了很好的用户体验，极大的不利于智能化家居控制以及设备的普及。

智能家居APP需求文档

智能家居APP需求文档 2017年2月5日 深圳市智辰科技有限公司

智能家居APP需求文档 1网关管理 1.1选择绑定网关方式 ?支持通过自动搜索选择网关，搜索前请确认： ①网关已开启； ②移动设备与网关在同一局域网。 ?支持通过扫描二维码选择网关（二维码由网关动态生成）； ?支持手动输入（输入网关IP地址）； 1.2绑定网关方法 ?第一步：选择网关。通过1.1其中一种方式选取网关； ?第二步：输入绑定信息。必需输入绑定码（网关固定生成）、密码（随意一 个密码）；可选输入手机号码、验证码。 ?第三步：完成绑定，连接网关并下载数据资源。 2房屋管理 2.1房屋的选择、添加、删除 ?房屋列表：多个房屋以卡片式排列，一页横向排列三个；每个房屋卡片包含 房屋名称、网关IP、房间默认图片（图片呈圆状显示）、右上角有个是否默认灰色状态的五角星； ?支持手动输入网关IP添加房屋； ?支持自动搜索网关添加房屋；

?支持删除房屋：点击右上角功能菜单按钮中的删除，可选择房屋进行删除； ?支持设置默认房间：点击房屋卡片右上角五角星，颜色变高亮为黄色显示， 下次启动自动进入默认房屋。 2.2房屋首页信息 ?导航栏显示信息：房屋名称、房屋总功率、当前温度、湿度、PM2.5、有害 气体含量、警告消息、功能菜单按钮； ?房间缩略图：一共五张呈跑马灯状排列，超过五个房间隐藏，循环显示；左 右滑动切换房间，上下滑动切换楼层； ?默认情景模式：回家、离家、布防、撤防、音乐、全开、全关。 3房间管理 3.1房间图片显示方式 ?全景图片模式：房间照片以一张全景图片显示，可以左右滑动显示房间不同 位置以及房间内的智能对象； ?多张图片模式：有两张或多张房间照片，左右滑动可以切换显示。 3.2房间信息 ?导航栏显示信息：房间名称、房间总功率、当前温度、湿度、PM2.5、有害 气体含量、mfrc灯、功能菜单按钮、返回按钮； ?默认情景模式：全开、全关、添加情景模式； ?智能控制对象图标：蓝色框框表示关，红色框框表示开，要显示当前智能对 象功率；

浅析：智能家居无线家庭网关的作用及其安装方法

浅析：智能家居无线家庭网关的作用及其安装方法 对于初次听闻“智能家庭网关”这一词的朋友来说，小编想先给大家百科普及一下，什么是智能家庭网关。 一、智能家庭网关的名词解释 网关是家居智能化的心脏，通过它实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。现在路由器和电视盒子集成的技术已经实现。最近就曝光了一款跨界融合的智能无线产品骇客H3，它是集高清IPTV、私有云、智能家居、智能无线路由、多屏游戏等功能于一身，JCG将其定位为"智能家庭网关"。 简而言之，智能家居中的智能安防、智能照明、智能家电、智能影音等等，都需要一个网关来实现产品最终的高效实用。 二、智能家庭网关有哪些功能 1.超强性价比 目前市场上ZigBee芯片的成本约为两美金左右，加之其大幅简化协议，降低了对通信控制器的要求而且协议专利免费，以较为低的成本用于ZigBee智能网关的生产制造，智能家居企业同时其对技术的研发与革新之后，有效的节省了原料的消耗，更好地实现了网关的功能。而消费者也从中获得了切实利益，以较低的价格享受了更好的无线通讯。 热爱生活的人们将其应用于家庭空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等各个方面，在生活品质突飞猛进的同时无需担心网关的价格过高，从而影响使用意愿。 2.技术稳定性 智能家居产品很多价格不菲，消费者在使用过程中尽管小心翼翼，但是购买质量不过关的产品，还是容易出现频繁短路等问题，糟心更遭罪，质量稳定可靠的智能网关的价值也因此彰显。 智能网关需从技术方面实现产品的可靠性和稳定性。例如，物理层采用了扩频技术，能够在一定程度上抵抗外界干扰，MAC应用层(APS部分)有应答重传功能。MAC层的CSMA机制使节点发送前先监听信道，可以起到避开干扰的作用。 可以有效摒弃网络外界传递来的干扰，如果因为外界干扰而无法正常工作时，整个网络可以动态的切换到另一个工作信道上，最终确保家庭中所有智能家居产品的稳定使用。 另外，ZigBee技术响应速度快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，而在过去，蓝牙需要3～10s，即使是Wi-Fi也需要3s，响应速度发生了数千倍的变化。

中国移动智能家庭网关帮助

帮助文档 一、状态 1.设备信息 ?显示设备型号，设备标识号，硬件版本，软件版本等信息。 2.网络侧信息 ?显示连接信息和PON信息。连接信息显示网络侧连接状态，各条PVC的IP地址、子网掩码，默认网关，DNS服务器信息；PON信息显示PON的链路连接状态，链路性能统计，光模块信息。 3.用户侧信息 ?显示WLAN接口信息，以太网接口信息。 WLAN接口信息显示无线网络连接状态，信道，各个SSID的统计信息、SSID、认证方式和加密状态等；以太网接口信息显示网关IP地址，MAC地 址，每个LAN口的状态、收发包和字节数。 4.宽带语音信息 ?宽带语音信息包括业务注册状态和电话号码；业务状态包括已注册和未注册等状态；电话号码显示注册的电话号码。 5.远程管理状态 ?显示交互建立情况、业务配置下发状态，交互建立包括主动上报Inform情况以及接受ITMS 连接请求情况。 二、网络 1.宽带设置 (1).状态显示 ?Internet连接 (2).操作 ?宽带设置:对宽带连接进行相关参数设置,设置完成后,界面上显示相应的状态。 o WAN连接:单击“新建连接”添加一条WAN连接；单击“删除连接”删除本连接。 o启用:让该条PVC生效。 o启用绑定:可以把各个LAN口、各个SSID和对应的WAN口绑定。 o模式:分成Route、Bridge两种模式。Route模式下有三种连接模式DHCP（从ISP处得到一个IP地址）、Static（经ISP配置一个静态的IP给你）、PPPoE。Bridge模 式可以将设备配置成介于LAN和ISP之间的网桥设备，它可以使得两个或多个网络 的通信就像处在同一LAN物理连接上。 o链接方式:包括通过IP方式建立链接和通过PPP方式建立链接两种。根据实际的网络需要选择建立链接的方式。 o IP协议版本:设置链接使用的IP版本，通常使用IPv4版本，也可以通过选择IPv6来支持IPv6。如果选择IPv4/v6方式，则同时使用IPv4和IPv6两种IP版本。 o PPPoE:ISP将提供帐号，填入包括如下信息:用户名、密码、服务名称，并配置拨号方式。该模式系统将通过PPPoE动态获得IP。 o DHCP:设备将从ISP通过DHCP自动获得IP。

家庭智能网关的分析与设计

编号2013160229 研究类型理论研究分类号TP14 学士学位论文（设计） Bachelor’s Thesis 论文题目家庭智能网关的分析与设计 作者姓名 学号 所在院系 学科专业名称 导师及职称 论文答辩时间 学士学位论文（设计）诚信承诺书

目录

1 前言 (1) 2 家庭网关简介 (2) 2.1家庭网关功能 (2) 2.2家庭网关特点 (2) 2.3家庭网关实现形式 (3) 2.3.1 SOHO路由器网关 (3) 2.3.2 cable网关 (3) 2.3.3 DSL网关 (4) 2.3.4 数字机顶盒网关 (4) 3 家庭网关的设计 (4) 3.1基于ARM的智能家庭网关总体设计 (4) 3.1.1 硬件平台的选择 (4) 3.1.2 软件平台的选择 (5) 3.1.3 硬件系统的设计 (5) 3.1.4 软件系统的设计 (5) 3.2ARM的智能家庭网关的家庭网络与I NTERNET互联子方案 (6) 3.1.1 硬件平台的选择 (6) 3.1.2 软件平台的选择 (6) 3.2.2硬件系统的设计 (7) 3.2.3 软件系统的设计 (7) 4 家庭网关技术标准 (10) 4.1国内外家庭网络标准发展近况 (10) 4.2家庭网关应用程序栈 (10) 4.3家庭网络标准的发展趋势 (10) 5 家庭网关发展趋势 (11) 4.1市场发展预测 (11) 4.2国际DLNA标准 (11)

4.3国内闪联标准 (12) 5. 参考文献 (14)

家庭智能网关的分析与设计 摘要：随着人们对居住环境要求的提高，智能家居逐渐形成并发展起来。家庭网关的设计是智能家居系统的设计一个重要组成部分，它是连接家庭网 络与外界网络的桥梁，是家庭内外信息交流的枢纽。本文除了简要的介 绍家庭网关的功能、特点、实现形式外，还介绍了家庭网关设计的两种 方法，这两种方法实现的智能家庭网关具有开发快、稳定性好、成本低、体积小、功耗低等特点。并对家庭网关技术标准和发展趋势进行了一定 的阐述。 关键词：家庭网关；分析；设计 中图分类号：TP14 The analysis and design of the home intelligent gateway Xu Xu （Tutor：Jiang Guo Zhou） (College of Educational Information and Technology, Hubei Normal University, Huangshi, Hubei, 435002) Abstract:With the improvement of the living environment for people, intelligent home gradually formed and developed. Family gateway design is the design of smart home system is an important part of, it is a bridge to connect family network and outside network, is a hub of internal and external information exchange. Home gateway is not only the family to a node in the network, and the Internet into the entrance node of the family. Besides briefly introducing family gateway, this paper also gives two home intelligent gateway design method. These two kinds of method to realize intelligent home gateway has developed fast, good stability, low cost, small volume, low power consumption, is a kind of ideal solution. Keyword:The family gateway; analysis and design

智能家居系统中的家庭网关分析与设计

https://www.sodocs.net/doc/b517024408.html,/

１９２２科学技术与工程９卷 图２家庭网关的硬件原理框图 ３软件设计与实现 软件部分主要包括以太网控制器接口软件的设计和嵌入式ＴＣＰ／ＩＰ协议栈的开发。 ３．１以太网控制器软件设计Ⅱ１ 以太网控制器ＲＴＬＳ０１９ＡＳ接口软件的设计部分是主要用来实现以太网控制器的数据发送和数据接收。程序主要分三大部分： ３．１．１初始化过程 网络接口控制芯片ＲＴＬＳ０１９ＡＳ有两种复位方法，一是可以通过把其复位引脚ＲＳＴＤＲＶ置高为电平进行冷复位；－－是可以通过读写其复位端口ＲＳＴＰＯＲＩ进行热复位。复位后，中断状态寄存器的ＲＳＴ标志位为ｌ，此时为离线工作状态，即不能发送或接收数据帧。为了使接口控制芯片启动并处于准备接收或发送数据的状态，需要进行一系列初始化工作。３．１．２接收过程 将ＲＴＬ８０１９ＡＳ内置存储空间的一部分指定为缓冲环的地址空间。页起始地址由ＰＳＴＡＲＴ寄存器指定，页终止地址由ＰＳＴＯＰ寄存器来指定，页起始地址与页终止地址相邻，构成循环队列式的缓冲环结构。ＣＵＲＢ寄存器指向新接收到的帧存放的起始页，作为本地ＤＭＡ的写指针；ＢＮＲＹ寄存器指向未读的帧的起始页，作为远程ＤＭＡ的读指针。当ＣＵＲＢ寄存器追上ＢＮＲＹ寄存器，表示接收缓冲环已满，后续接收到的帧会被丢弃；当ＢＮＲＹ寄存器追上ＣＵＲＢ寄存器，表示接收缓冲环已空。 接收帧时。首先ＲＴＬＳ０１９ＡＳ接收网络上的数据帧，然后通过本地ＤＭＡ通道将接收到的数据帧放在接收缓冲环中。当无错误的接收到一帧数据后，中断状态寄存ＩＳＲ中的ＰＲＸ标志位置为０。再通过远程ＤＭＡ通道由嵌入式微处理器将接收缓冲环的数据帧由数据总线读入存储单元。当远程ＤＭＡ读操作完成后，ＲＴＬＳ０１９ＡＳ将中断状态寄存器ＩＳＲ中的ＲＤＣ位置为０，通过此标志位的状态可判断远程ＤＭＡ读操作是否结束。 数据帧的接收可采用中断或查询方式进行，采用查询式接收帧的程序流程如图３所示。ＣＲ寄存器中的ＲＤ２，ＲＤＩ，ＲＤＯ这３个位组合起来设定ＤＭＡ的有关操作。００１则启动远程读操作；０１０则启动远程写操作：０１１则发送网卡数据包；１奉宰则终止或结束ＤＭＡ的读写操作。 设置ＣＩＬ扁动在线工作状态 是 否 否进入其他处理设置ＲＳＡＲ０，Ｉ，ＲＢＣＲＯ，１寄存器 设置ＣＲ启动，ＤＭＡ读 循环四次读ＲＤＭＡＰＯＲＴ得帧长度 设置ＲＳＡＲ０，ｌ，ＲＢＣＲ０，Ｉ寄存器 设置ＣＲ启动，ＤＭＡ读 根据帧长读ＲＤＭＡＰＯＲＴ，读出该帧 读出ＣＵＲＲ和ＢＮＲＹ的寄存器值 图３接收帧的程序流程图 ３．１．３发送过程 发送帧时，发送方将待发送的数据按帧格式要求 封装成帧，再通过处理器的Ｉ／Ｏ通道和网络接口控制

智能家居APP需求文档

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智能家居APP需求文档 2017年2月5日 深圳市智辰科技有限公司

智能家居APP需求文档 1网关管理 1.1选择绑定网关方式 ?支持通过自动搜索选择网关，搜索前请确认： ①网关已开启； ②移动设备与网关在同一局域网。 ?支持通过扫描二维码选择网关（二维码由网关动态生成）； ?支持手动输入（输入网关IP地址）； 1.2绑定网关方法 ?第一步：选择网关。通过1.1其中一种方式选取网关； ?第二步：输入绑定信息。必需输入绑定码（网关固定生成）、密码（随意一 个密码）；可选输入手机号码、验证码。 ?第三步：完成绑定，连接网关并下载数据资源。 2房屋管理 2.1房屋的选择、添加、删除 ?房屋列表：多个房屋以卡片式排列，一页横向排列三个；每个房屋卡片包含 房屋名称、网关IP、房间默认图片（图片呈圆状显示）、右上角有个是否默认灰色状态的五角星； ?支持手动输入网关IP添加房屋；

?支持自动搜索网关添加房屋； ?支持删除房屋：点击右上角功能菜单按钮中的删除，可选择房屋进行删除； ?支持设置默认房间：点击房屋卡片右上角五角星，颜色变高亮为黄色显示， 下次启动自动进入默认房屋。 2.2房屋首页信息 ?导航栏显示信息：房屋名称、房屋总功率、当前温度、湿度、PM2.5、有害 气体含量、警告消息、功能菜单按钮； ?房间缩略图：一共五张呈跑马灯状排列，超过五个房间隐藏，循环显示；左 右滑动切换房间，上下滑动切换楼层； ?默认情景模式：回家、离家、布防、撤防、音乐、全开、全关。 3房间管理 3.1房间图片显示方式 ?全景图片模式：房间照片以一张全景图片显示，可以左右滑动显示房间不同 位置以及房间内的智能对象； ?多张图片模式：有两张或多张房间照片，左右滑动可以切换显示。 3.2房间信息 ?导航栏显示信息：房间名称、房间总功率、当前温度、湿度、PM2.5、有害 气体含量、mfrc灯、功能菜单按钮、返回按钮； ?默认情景模式：全开、全关、添加情景模式； ?智能控制对象图标：蓝色框框表示关，红色框框表示开，要显示当前智能对 象功率；

基于KNX总线的智能家居网关

Hans Journal of Wireless Communications 无线通信, 2015, 5(6), 105-110 Published Online December 2015 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/b517024408.html,/journal/hjwc https://www.sodocs.net/doc/b517024408.html,/10.12677/hjwc.2015.56015 The Design of Smart Home Gateway Based on KNX Bus Guangwei Wang1, Shengli Lu2, Dangfeng Pang2, Rongrong Wu1 1Department of Electronic Engineering, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 2Engineering Training Center, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin Received: Nov. 4th, 2015; accepted: Nov. 26th, 2015; published: Dec. 8th, 2015 Copyright ? 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.sodocs.net/doc/b517024408.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Smart home gateway is the key equipment of the related function devices to access the smart home network. As the KNX bus has become the unique international standard in the field of Intel-ligent Building, integrating network communication technology and embedded technology, the design of smart home gateway based on KNX bus is presented and the design and implementation of the main controller, the KNX module, the Ethernet interface and wireless communication inter-face are elaborated. Keywords Smart Home, KNX Bus, The Embedded System, The Main Controller, The Gateway 基于KNX总线的智能家居网关 王光伟1，卢胜利2，庞党峰2，武荣荣1 1天津职业技术师范大学电子工程学院，天津 2天津职业技术师范大学工程实训中心，天津 收稿日期：2015年11月4日；录用日期：2015年11月26日；发布日期：2015年12月8日 摘要 智能家居网关是相关功能设备接入智能家居网络的关键设备。鉴于KNX已成为智能楼宇领域唯一的国际

家庭智能网关市场前景及现状分析

家庭智能网关市场前景及现状分析 家庭智能网关是家居智能化的心脏，通过它实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。现在路由器和电视盒子集成的技术已经实现。 近日，中国移动发布2017 年业绩公告，全年营收和利润双双增长，宽带业务猛增成为一大亮点。根据数据显示，中国移动全年净增家庭宽带客户3495 万，占新增市场的75.6%，客户总数突破1.09 亿。中国移动从2015 年底收购铁通开始布局家庭固网市场，近两年来得到飞速的发展，作为家庭业务控制中心的家庭网关产品也受到越来越多的关注。 随着智能家庭概念的提出，在中移动大连接战略的指示下，智能网关产品应运而生。相比于传统的HGU 产品，智能网关采用了全新OSG 通过对家庭智能网关市场现状分析，目前新建小区大部分都采用弱电箱，智能家庭网关多会被放在箱内，这就要求网关体积小，散热好;另外智能手机的普及使得APP 将成为智能生活的入口，用户可以随时掌握家庭网络的运行情况，并通过控制网关来便利地享受智慧生活。智能家庭网关还可提供睡眠模式、家长控制、智能提速、访客控制、一键诊断等丰富的管理功能。 此外，在硬件方面，智能家庭网关拥有四核CPU、5 核GPU 及 16G/64G 超大存储空间，并标配6 轴陀螺仪技术体感遥控器，配有涡轮智能散热系统。支持AC 双频W 通过对家庭智能网关市场现状分析，在中国国内，由于现有家庭网络标准众多且没有统一标准，给不同家庭网络协议的设备之间的互操作带来了一些困难。家庭网络的标准之间的竞争导致了家庭网关和家电厂商难以选择一种协议作为自己产品的标准。而市场上又缺乏这种统一的协议标准，导致

智能家居网关软件详细设计说明书.doc

软件详细设计说明书项目名称：智能家居系统家庭智能网关 V1.1 日期： 2015 年 8 月 19 日

目录 1 引言 (1) 1.1编写目的 (1) 1.2 项目背景............................................ 错误！未定义书签。 1.3 定义 (1) 1.4 参考资料 (1) 2 总体设计 (1) 2.1 需求概述 (1) 2.2 软件结构 (2) 3 程序描述 (2) 3.1 下面对各模块的功能，性能，输入，输出进行具体描述 (3) 3.2 程序逻辑 (5)

1 引言 随着科技提高，人民生活水平提高，生活节奏的逐渐加快。我们需要一种更便捷，舒适，健康的生活环境。利用通讯和信息技术，开发智能家居系统，为人民提供更好的生活服务，将人民从繁重的生活压力中释放出来，从而专心于科技、决策等方面的事物，促进社会快速和谐发展。 1.1编写目的 本说明的编写目的在于明确智能家居系统网关软件开发方案、方法；为软件开发人员提供明确的开发思路。本文档需经过严格评审后开始软件开发。确保各部分方案合理可行、占用最少的开发资源。 本说明的预期读者是智能家居系统决策人，开发组成人员，扶助开发者，支持本项目的领导和公司人员，软件验证者。 1.3 定义 专门术语： Zigbee Zigbee无线通讯 网关智能家居系统用于将不具备联网能力的家用设备联网以及管理设备 UC/OS 嵌入式操作系统，提供任务调度，通讯功能 串口单片机一种有线通讯方式 1.4 参考资料 《软件工程基础教程》---- 刘文,朱飞雪主编：粘新育,陶洁副主编：出版社：北京大学出版社 《c语言程序设计》 ----谭浩强 《嵌入式实时操作系统UC/OS原理与实践》 2 总体设计 2.1 需求概述 (1)、智能家居系统设备联网： A、通过以太网，wifi，2G等转发Zigbee设备信息给网关 B、通过以太网，wifi，2G等接受服务器控制信息、场景信息，转发给zigbee设备 (2)、消息记录：

智能网关结构

引言 随着网络技术和现代通信技术的发展，家庭网络化已经成为家庭现代化的趋势。家庭网络可视为一种分布式网络，通过无线家庭网关实现对普通家电终端的远程控制是未来的发展趋势，冈此无线家庭网关是整个家庭网络的核心，它主要实现网络接入、远程控制以及无线连接家庭内部异构子网等功能。其中无线网关控制技术是一个需要解决的关键问题。 目前无线控制技术主要有IrDA、ZigBee、无线USB、蓝牙、Z-Wave。在以上技术中，IrDA技术最具有成本优势且协议简单，但传输方向单一，不能组网。WirelessUSB 的成本较高，主要用于传输高速多媒体数据，不适合智能家庭的控制应用。蓝牙技术主要用于传输语音，如果将其应用在智能家庭网关控制，将带来传输距离受限和控制协议复杂等问题。Z-Wave是从ZigBee标准中精简而来，但该技术目前尚不支持全球通用的2．4 GHz 频段。ZigBee技术在传输距离、可靠性以及组网能力方面都极具优势，本文利用ZigBee 技术对智能无线家庭网关控制技术进行研究。 1 无线智能家庭网关控制技术的结构设计 1．1 家庭网关组网技术的选择 ZigBee技术是一种新兴的远距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。ZigBee技术的低数据速率特点，适合于承载数据流量较小和QoS的要求不高的业务，因此，ZigBee技术是最适合智能家居系统的组网技术。对于智能家居系统来说，该网络自身是一个动态系统，不断与外界环境相互影响，网络中传输的数据量不大，网络节点多，要求低功耗，因此家庭无线网关利用ZigBee技术，其拓扑结构采用星型结构组网。 1．2 家庭网关的无线组网设计 基于ZigBee技术的家庭网关系统结构框图如图1所示，家庭网关和若干个无线通信ZigBee节点模块组成星形结构的家庭传输网络。家庭网关是网络协调器，它主导网络的建立，监督网络的正常运行，配置存储空间，实现网络初始化、数据采集、设备控制等功能。另外，它配置16位本地地址给设备以节省带宽。其他的无线通信ZigBee模块只能与家庭网关之间进行通信，实现状态采集、查询响应、设备控制等。智能家庭网关是一个智能的嵌入式网络系统，包括硬件和软件两部分。 1．3 智能家庭网关硬件结构设计方案

智能网关

智能网关 智能家居是时下的热门话题，而谷歌、苹果、微软等世界级巨头的加入，更是使它的热度有增无减。 智能家居方案包括了家庭安防、家庭自动化等多种热点应用，通过多个传感器、应用终端实现家庭内的入侵检测、烟雾检测、水浸检测，以及智能灯光控制、远程家电控制等功能。用户无论在家内，还是身在别处，都可以随时登录智能家居APP查看家庭内的家居情况，进行相应的操作和控制。 智能家居给生活带来无限可能,能够为用户带来安全、舒适、便捷和科技感的体验。智能网关又是智能家智能家居系统中不可或缺的组成部分，是智能家居系统的核心。智能网关连接着家庭内网和外网，保证网络的通信。是家居智能化的心脏，通过它实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。 以智能网关为核心的智慧家庭架构，构建开放创新的家庭业务新生态。基于智能网关的智慧家庭网络架构，它由应用与管理平台、智能网关和应用终端三部分组成： 1、智能网关是家庭的组网中心和所有业务提供的介质，通过智能操作系统，用户可以自由加载运营商自营业务和第三方业务，充分发挥灵活开放的互联网生态。 2、应用和管理平台一方面实现对智能网关的功能和业务的远程管理，一方面完成业务的运营管理，实现对运营商自营业务、第三方业务以及业务应用开发者等的综合管理。

3、丰富的应用终端面向家庭用户提供丰富多彩的应用，并通过手机APP实现对家庭业务的操控和管理。 智能网关让更灵活的组网和更丰富的应用成为可能，用户不仅可以通过智能网关的手机APP进行智能操控，实现上网控制、远程调节、一键测速等功能。 珠海明远智睿科技推出的一系列以Freescale ARM9系列处理器为核心的嵌入式核心板。拥有ARM Cortex-A9内核，高性能、低功耗的特性，实现UART接口，CAN,ETHERNET,LCD,SD卡，USB等，该核心板适用于快速开发一系列最具创新性的应用，可轻松支持广泛的相关应用，包括智能网关、能源监控与管理、家庭自动化控制、家庭安全与监控、高清视频流等等。 在智能网关和智慧家庭业务上，广大物联网企业仍在不断探索，明远智睿科技有限公司作为原始开发方，提供各种成熟的软硬件解决方案和开放Linux、Android 操作系统在内的丰富软件资源。完整的软硬件架构使您只需专注于编写产品的应用程序。 未来，我们一起携手，推出更多更精彩的家庭应用，让网关更智能，让生活更舒适。

智能家居zigbee网关产品需求规格说明

GHGW网关嵌入式平台需求规格说明书 格瑞利智能科技（北京）有限公司

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目录 1文档介绍 (5) 1.1平台介绍 (5) 1.2文档对象 (5) 1.3平台范围 (5) 1.4用户角色 (5) 2构架需求 (7) 2.1多层架构开发 (7) 2.2安全需求开发 (7) 3ZIGBEE组网需求 (8) 3.1组网方式 (8) 3.2组网安全 (8) 3.3网络管理 (9) 3.4节点管理 (9) 4应用功能需求 (10) 4.1网关模块 (10) 4.1.1网关注册 (10) 4.1.2网关激活 (10) 4.1.3添加设备 (10) 4.1.4移除设备 (10) 4.1.5更换设备 (11) 4.1.6数据上报 (11) 4.1.7证书申请 (11) 4.1.8更换证书 (11) 4.1.9固件下载 (11) 4.1.10传感器固件更新 (12) 4.1.11网关固件延时更新 (12) 4.2应用场景 (12) 4.2.1场景设定 (12) 4.2.2场景设备绑定 (12) 4.3传感器模块 (13) 4.3.1数据定义 (13) 4.3.2簇数据定义存取接口 (13) 4.3.3Profile定义...................................................................... 错误！未定义书签。 4.4路由器模块 (14) 4.4.1路由中继 (14)

4.4.3链路存储及恢复 (14) 4.4.4命令下发 (15) 4.5认证中心 (15) 4.5.1网关注册 (15) 4.5.2网关激活 (15) 4.5.3申请证书 (16) 4.5.4更换证书 (16) 4.5.5添加设备 (16) 4.5.6移除设备 (16) 4.5.7固件下载 (16) 4.5.8版本恢复 (17) 5命令接收与执行 (17) 5.1命令接收与执行 (17) 5.2命令报告及相应事件 (17) 5.3命令错误报告 (17) 5.4网关命令集合 (18) 6辅助工具 (20) 6.1配置管理工具 (20) 6.1.1设备入网及检测 (20) 6.1.2数据上报规则设定 (21) 6.1.3绑定关系管理 (22) 6.2网络诊断工具 (23) 6.2.1网络拓扑图 (23) 6.2.2LQI检查 (23) 6.2.3抗干扰分析 (24) 6.3生产环节批量测试工具 (24) 6.3.1套装OTA支持 (24) 6.3.2自动化套装测试支持 (24) 7字典表常量 (24) 7.1传感器类型 (24) 7.2报警规则 (25) 7.3数据上报量 (26) 7.4设备状态 (27) 8流程说明 (27) 8.1网关入网配置 ......................................................................... 错误！未定义书签。 8.2网关或单品设备登录 ............................................................. 错误！未定义书签。

智能网关

智能网关综述 物联网是通过智能感知、射频识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网的主要目的在于使具有射频技术、红外传感技术或其他具有感知能力的新型传感设备，能够无缝的融入互联网，实现相互之间的信息交换，和进一步的智能识别、监控管理。 在物联网的信息感知领域中，由于无线传感网络技术的应用场景具有特殊性，其一般应用于局部区域内，网与网之间本身无法通信，也不适合于实现远程的数据传输，这使得传感设备节点形成了一个个信息孤岛，无法实现真正的全面互联互通、协同感知。此外，物联网应用中的感知技术种类繁多，采用不同的通信协议，根本无法实现互联互通。 物联网网关，作为一个新的名词，在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色，它将成为连接无线传感网络与传统通信网络的纽带，完成无线传感网络、传统通信网络以及其它不同类型网络之间的协议转换，实现局域和广域的数据互联。此外物联网网关还需要具备设备管理功能，运营商通过物联网网关设备可以管理底层的各感知节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制。 智能家居是物联网概念的重要应用之一。家庭智能网关则是智能家居最重要、不可或缺的组成部分,是智能家居的核必,对智能家居的研究关键是对家庭智能网关的研究。家庭智能网关连接着家庭内网和家庭外网,保证内外网络的通信,家庭内网是家庭所有电气设备的联网,毎一个智能电器被当做一个终端节点,所有终端节点受家庭智能网关的集中管理和分散控制;家庭外网是指外部的太网、GPRS、4G网络,用于连接家庭智能网关的智能管理终端,如智能手机、平板电脑等,从而实现远程控制和查看家居信息。 从功能上讲，物联网的网关或者说智能网关主要实现以下三个功能： 1)感知网络接入的能力。物联网网关首先是具有对各节点属性、状态等信 息的获取功能，即可以感知各节点的实时状态。其次是具有对节点的远 程控制、唤醒、诊断等功能，即实现节点的自动化管理。 2)异构网络互通的能力。物联网网关接入必然存在跨域通信的要求，因此 需要完善的寻址技术，以确保所有节点的信息都能被准确、高效、安全

嵌入式的无线智能家居网关的设计原理

嵌入式的无线智能家居网关的设计原理 信管理、动态组网与数据传输。Zigbee 终端节点包括家庭内部网络中的门磁开关、红外对射探测器、玻璃破碎探测器、火灾探测器以及烟感和燃气泄露探测器等。 Zigbee 模块采用JENN IC公司的JN5139,这是业界第一款与IEEE802. 15. 4 兼容的低功耗、低成本无线控制模块。 该模块与S3C2440A 中的UART1 相连，S3C2440A 中有三个通用异步串行接口，UART0 是RS232 接口，用来连接PC 机，UART1 和UART2 是TTL 接口。这里使用UART0 来连接，设置相应波特率后实现数据传输。其通信接口电路如图3 所示，只需连接TXD0 和RXD0 两根信号线即可实现两者的数据传输通信。 图3 JN5139 的通信接口电路 2. 3 Wi-Fi 通信模块 该模块用来实现家庭网关与Internet 连接。Wi-Fi 模块采用威盛的VT6656 芯片实现数据的远程传输，VT6656 芯片内嵌TCP / IP 协议栈，降低了设计的难度，同时大大提高了主控制器处理其他数据的能力。VT6656 与S3C2440A 的连接非常简单，二者可以通过标准的USB 接口直接相连。VT6656芯片的主要特性： 54 Mbps 标准802. 11g 无线Internet 访问，比基于802. 11b 协议快5 倍; 采用USB 2. 0 最高比USB 1. 1 快40 倍; 新的天线技术支持更远距离的无线访问; 支持所有标准802. 11g 和802. 11b 无线路由器及接入点; 支持64 /128 /152 位WEP 加密; 支持WPA /WPA2、WPA-PSK /WPA2-PSK 等高级加密与安全机制。 3 软件平台设计 软件平台采用一种开放源码的Linux 操作系统，便于在其基础上完成各项相关应用程序的开发。软件主要涉及到操作系统的裁剪与编译、驱动程序编写和系统主程序编写。 3. 1 家庭网关软件体系结构 家庭网关采用模块化设计方案，如图 4 所示由硬件驱动层、操作系统层、网络协议层和应用程序层组成。硬件驱动层描述网关节点中Zigbee 模块和Wi-Fi 模块的驱动; 操作系统层移植了ARM

智能家居系统网关设计

智能家居系统网关设计 发表时间：2018-07-23T15:35:01.467Z 来源：《科技新时代》2018年5期作者：孟亮 [导读] 本次研究设计了一类以ARM处理器为基础的S3C44B0与uCOS的无线家庭网关的软硬件系统。 安徽省通信产业服务有限公司器材贸易分公司安徽合肥 230001 摘要：过去，在对家庭网关设计过程中，以PC方案为基点，运行成本相对较高，且对计算机设备状态提出明确要求，故此为有效规避上述缺陷，本次研究设计了一类以ARM处理器为基础的S3C44B0与uCOS的无线家庭网关的软硬件系统。 关键词：智能家居系统；网关；设计措施；实现方法 智能家居系统作为一类形式多样的网络系统，其构建目的是对现代化家庭生活需求的迎合，可以被视为现代3G技术和传统家居系统相整合的产物，将是家居信息化后续几年的发展趋向。智能家居网络主要由智能家居网关、外部网、安防设备等构成。当下以PC方案为基点的家庭网关设计成本高、并规定计算机长时间处于启动可通行状态，故此难以有效迎合普通用户的主观需求。而科学设计嵌入式智能家居系统网关，能够借用浏览网页以及进行有关操作的方式，实现对家电的远程操控。 1网关需求分析 网关系统的功能主要是在现场以及远程终端设备商体现出来，对家庭各个传感器的运行状态进行监控，在其出现异常时第一时间发出报警信号。各传感器把各自采集的信息，经由射频模块的无线进程传导，发送至网关系统上，采用嵌入式微处理器对系统运行状态进行操控，借助有线或无线方式把信息传输至远程终端设备或用户手机上。 2系统软硬件结构设计 2.1系统硬件结构 在对智能家居系统网关设计过程中，将S3C44B0作为主芯片，以太网卡控制器应用当下最典型的RTL8019，借用SPI接口的CC2500射频芯片，和家庭无线自行组织网络实现射频通信，网关的作用是由外网TCPIP协议至内网自组织网络协议的互换。系统硬件结构示意图见图1，在图中，1，2，……n代表的都是无线节点。 图1 系统硬件结构示意图 ①CC2500芯片：CC2500是为一类运行成本相对较低的单片式2.4GHz，应用四线制的SPI和S3 C44 BO进行信息互动流通，硬件衔接过程极为简洁。CC2500作用是提供64 B的先进先出的FIFO硬堆栈，在数据信息发送与接受环节中，GD00引脚电平会产生变动，故此将其和S3C44B0的外部中断引脚衔接，进而产生外部中断行为[1]。在系统有传送无线数据信号的需求时，需将传送的数据信息采用SPI口整合至CC2500芯片上进而发送至FIFO内，与此同时将一个发送指令通过SPI口传递给CC2500，此时CC2500就顺利完成发送无线数据任务。 ②以太网卡芯片：本系统在设计过程中采用了RTL8019AS 10 M ISA网卡芯片接入以太网。RTL8019AS为当下市面上性价比相对较高的一类网卡芯片，和NE200能够相互包容，软件移植过程中体现出良好性能；接口相对简单化，无需转换芯片，例如在对PCI - ISA桥、S3C44B0以及RTL8019的电路规划期间，过程相对简单，仅需衔接数据线、地址选通与中断等信号线。 2.2系统软件设计 本系统软件在设计过程中，将uCOS和嵌人式TCPIP协议栈lwip设为应用程序的开发与运行平台。嵌人式无线网关负责接收由浏览器客户端传递的请求信息，并对相关协议实施转换措施，并把这些控制信息加工制作成无线自组网络的数据帧格式，同时采用CC2500射频模块将控制信息经由自组织网络传导至目标家电上，进而实现对家电设备运行状态的远距离操控。在家电运行状态发生改变时，其就会通过自组织网络将状态信息实时反馈至网关，若浏览器客户端提出查询咖啡机运行状态的申请时，网关就会将设备状态信息传输给浏览器客户端。 网关在运行期间需执行两个任务，一是HTTP网络通信任务，其是和外网进行信息互动的形式；二是无线射频接收与发送任务，其软件程序图见图2，其职责在于和内部自组织网络进行信息流通与互动。