基于嵌入式服务器的家庭网络系统的研究

北京交通大学硕士学位论文基于嵌入式服务器的家庭网络系统的研究姓名：李丹申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：李晓光20060201基于嵌入式服务器的家庭网络系统的研究作者：李丹学位授予单位：北京交通大学相似文献(10条)1.学位论文周圆蓝牙家庭网络家电模拟器及远程控制系统设计2008随着网络的普及以及家电智能化程度的提高，简单、灵活且可靠的家庭网络成为一个新的热点。家庭网络能实现各种家庭电器的集中控制、并为用户通过因特网实施远程监控创造条件。采用蓝牙技术的无线家庭网络具有重要实用价值和广泛应用前景。论文首先介绍了本课题的背景、研究中完成的主要工作和本文的总体结构与内容安排。继而，阐述了与本课题相关的技术背景，包括家庭网络在国内外发展的现状、家庭网络的分类，并对蓝牙技术应用于家庭网络组网的可行性进行了分析。其次，在分析蓝牙的协议体系、组网结构和应用于本课题的蓝牙模块特性的基础上，提出了蓝牙家庭网络总体设计方案。并着重介绍了家电模拟器的硬件设计和嵌入式软件设计。家电模拟器以AVR单片机Atmega16作为控制芯片进行设计，在ICCAVR平台下编写了控制和显示、串口通信、网络通信等程序，实现了预定的控制功能。最后，阐述了用户通过Internet对家电进行远程控制的实现方法。采用客户端服务器模式，使用VisualBasic语言开发了相关软件，实现了用户通过因特网对家电的远程监控。2.期刊论文王莹.ZHANGDa-bo.WANGYing.ZHANGDa-bo嵌入式无线智能家庭网络的远程控制-微计算机信息2008,24(23)为了更好地解决智能家电的远程控制问题,介绍了一种通过PC机和手机短信实现家电设备远程控制的智能家庭网络设计方法,给出了家庭网络的组网方式,并详细阐述了嵌入式家庭网关的软硬件设计及其对家电设备的控制实现方法.测试结果表明,该系统性能稳定可靠,验证了该设计方案的有效性.3.学位论文陈振华基于嵌入式Internet智能家庭网络的远程控制2007随着科学技术的发展，计算机、嵌入式系统和网络通信技术逐步深入到各个领域，使得住宅和家用电器设备逐渐网络化和智能化，智能家居已经开始出现在人们生活中。它作为房地产业的下游产业，市场前景非常乐观。虽然目前我国智能家居系统有了一定的发展，但总体还处于市场发展初期，特别是缺乏统一的标准和权威产品的出现。因此，研发一款具有自主知识产权的，低成本的，简单易用的智能家居系统具有很重要的意义。本文通过对国内外智能家居技术现状的分析以及对嵌入式Internet远程控制技术的研究，提出了一种智能家庭网络远程控制方案。该方案把整个控制系统分为四个部分：服务器部分、运行于远程PC机上的主控端部分、运行于家庭网关上的被控端部分和分控节点部分。家庭网关被控端做为家庭智能网络的核心部分，是家庭信息网络的门户和管理者。本文设计了一种基于ARM及嵌入式操作系统的智能家庭网关，并详细阐述了嵌入式家庭网关的软硬件设计及其实现，嵌入式操作系统的定制及驱动开发。服务器是建立家庭网关和PC机连接的纽带，起到桥梁作用，而且具有存储用户信息，检测用户是否在线等功能。PC机主控端是用VC语言编写用户操作界面，用户通过家庭网关的IP地址和映射端口来实现与家庭网关的通信。分控节点部分运行于51单片机上，主要完成与家庭网关之间的数据交换以及对家电设备的状态控制与读取。在通信方面，本文根据UDP穿透NAT原理编写了InternetP2P软件，实现了远程网络通信。在家庭网关内部，本文引入了无线串口通信，并将简单易用的Modbus协议做为家庭内部网络的通信协议。本方案没有采用较为常用的由Web服务器做为家庭网关的C/S通信模式，而是设计了一种基于P2P技术的通信机制，充分利用了Internet网络资源，使用户可以通过电脑轻松地实现对家电设备的远程控制和管理，解决了国内智能家庭产品在远程控制功能方面的不足。本系统具有以下优点：组网灵活、易于安装维护；系统造价低、性能稳定可靠；软硬件实现简单、软件易维护、系统可扩展性好。目前，本系统已在实验室测试成功，即将投入使用。4.期刊论文丁卉.叶芝慧.沈连丰.DINGHui.YEZhi-hui.SHENLian-feng基于PSTN网关的家庭网络远程控制实现方法-解放军理工大学学报（自然科学版）2007,8(2)为了利用公众电话网实现对信息家电的远程控制,介绍了家庭网络中一种蓝牙公众电话网(PSTN)网关的实现方法,提出了一种无须PC机和利用已有网络对家庭网络内信息家电进行远程控制的解决方案.简单介绍了家庭网络及其主要技术,重点介绍了家庭网络中嵌入式蓝牙PSTN网关的功能、实现方法以及为提高性能所做的改进方案,进行了功能测试并给出了性能结果评价.利用研制的PSTN网关实现了对春兰集团公司提供的洗衣机、空调等多个家电设备的远程控制并通过了功能验证.功能测试表明,该系统达到了设计初期的各项要求.5.期刊论文郑娟毅.ZHENGJuan-yi基于ZigBee技术的家庭WSN及远程控制研究-电视技术2010,34(4)提出了一种利用GSM网络远程控制并基于ZigBee技术的家庭无线传感器网络(WSN)的方案.注册的GSM模块与ZigBee技术的家庭WSN的网络协调器进行通信,家庭WSN节点之间采用无线通信方式,ZigBee的无线传感器嵌入在家用电器中,最终目的是通过GSM网络远程控制家用电器,具有重要的现实意义和较高的实用价值.6.学位论文刘太泽基于以太网的智能家居系统的研究与实现——网络驱动与协议移植实现及应用2005现代智能家居的目标是用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术、自动化技术来提高人们的家庭生活质量，使现代家庭变得舒适、安全而充满快乐。智能家庭网络随着微电子技术、现代通信技术、网络技术和布线标准的发展而不断改进，它关系到对家庭内部的所有设备的操作和管理。现在，Internet技术已深入到人们生活的方方面面，将家庭内各种设备接入Internet，通过Internet进行家庭内各种设备的操作是现代智能家居的一个重要的发展方向。一方面，Internet的统一的操作界面使各种设备简单易用；另一方面，通过Internet进行家庭的远程访问、远程控制使在家庭外部的主人一种安全感。传统智能家庭网络的体系结构是多总线、多协议的网络体系结构，如果联在一起，进行许多的协议转换，管理很不方便，可操作性也差。用统一的、可维护性好的、大众化的网络体系结构组建智能家居网络将是一个值得研究的课题。以太网在现代办公网络方面得到了广泛的使用，这导致了它的价格、技术支持、可操作性、可维护性及软件开发的方便性等方面有其它网络无法与之相比的优势。另一方面，随着现代嵌入式系统开发技术的发展，在嵌入式设备中嵌入一个以太网控制器也是一个相当简单的问题，有的嵌入式控制器甚至集成了片内以太网芯片，并且由于现代嵌入式存储芯片集成度的增大和价格的降低以及高性能嵌入式处理器的性价比的提高，可以在非常小型的嵌入式设备中移植或编写一个小型的TCP/IP协议已经是很简单的问题。所以，采用以太网技术来组建智能家居网络是一个值得研究的方向。如果研制成功，可以在家庭内部使用同一种物理网络，使得智能家居组网方便灵活、编程简单、并可实现与Internet的无缝联接，无需涉及很麻烦的多协议转换问题。在智能家居系统中，嵌入式网关有着重要的作用，它一方面是家庭网络与Internet交互的窗口，另一方面还负责用户发出的各种命令的解释，并向相应的设备发出相应的控制命令，同时接收各个设备发回的状态和数据信息等。家庭内部的各种设备的操作均以Web页面的形式通过远程服务器传送给远程监控用户，远程用户通过CGI的形式改变家庭智能终端的参数和状态，无线控制模块负责接收遥控器发送的各种命令信号并解释成相应的命令对设备进行控制。本文以组建智能家居系统网络为目标，研究以以太网为智能家居局域网络的主体架构，辅以无线遥控来进行家庭内部各个智能终端的控制和管理。主要研究内容为智能家居网络的面向对象的需求分析、嵌入式网络的底层驱动的设计与实现、TCP/IP协议的移植等。并进行了部分功能的测试。7.期刊论文杨超.刘宝玲.YangChao.LiuBaoling家庭网络中智能设备的部署与实现-现代电信科技2008,38(11)家庭网络是未来的发展趋势,部署家庭网络的前提是将现有的家电设备升级为智能设备,使其具备通信能力和数据处理能力.给出了实现家庭网络与广域网络互联的典型结构和主要的通信机制,提出了一种基于UPnP协议的智能设备开发方法,并且以智能摄像头设备为例,详细介绍了智能设备的软件开发过程.8.学位论文王建周家庭网关及其蓝牙音频传输技术的研究2005随着人们生活质量的提高，居家中的数字家电和信息家电的数量逐渐增多，这些信息化的电子设备之间的信息交互也在增多。所以，构建一个内部互联、内容共享，对外紧密连接公共网网络的智能家庭网络的需求日趋突显。本文首先研究了智能家庭网络的现状，对家庭网关的实现形式做了详细讨论，设计并实现了一个功能较为齐全的家庭网关。这一网关对内连接家庭中的信息家电，对外连接公共电话网和Internet网，实现家庭内外网之间信息的共享，通过公共电话网和Internet网都可以为用户提供对家庭内部信息家电的远程查询、控制。另外，此网关对于智能家庭网络中的家电故障、安防报警等信息可以自动通知用户。考虑到家庭网关需要实现基于TCP/IP协议的网络通信，运行基于Internet的服务端程序，并且家庭网关在智能家庭网络中处于中枢地位，需要较强的多任务处理能力，本文以AT91RM9200微控制器为核心，建立了一个运行嵌入式Linux操作系统、具有完善的网络接口的嵌入式系统。目前家庭网关普遍采用录音芯片播放的形式提供语音服务，这种方法无法满足家庭网络中信息家电类型、功能繁多的特点。本文将TTS(TextToSpeech)发声技术应用于家庭网关中，取得了良好的效果。经过调试，此嵌入式家庭网关运行良好，实现了预定的功能。运行嵌入式Linux操作系统的家庭网关中，应用程序对硬件的控制需要通过驱动程序来实现。在家庭网关驱动程序的实现中以实时信号的形式实现硬件触发信息向应用程序的传递，提高了驱动程序的效率及可伸缩性。音频传输也是智能家庭网络中需要考虑的问题。在分析蓝牙音频规范的基础上，对智能家庭网络中基于蓝牙技术的音频传输进行研究，提出将Linux蓝牙协议栈应用于智能家庭网络中实现符合蓝牙音频应用规范的解决方案。9.学位论文金慧芬基于NiosⅡ的家庭网关设计与研究2008随着数字家庭网络技术的发展，人们对于住宅的舒适、方便和效率的要求越来越高。家庭网关是家庭内网和外网这两个网络的连接点，作为数字家庭网络的核心部件，将直接影响到家庭网络的性能。本文从家庭网关的实际需求出发，结合家庭网关的技术现状，运用SOPC技术、互联网技术和蓝牙技术等，对家庭网关的实现方案和相关技术开展研究。首先，本文阐述了家庭网关相关技术和研究现状，分析和研究了数字家庭网络的基本需求和功能，在此基础上，应用基于NiosⅡ的SOPC技术，提出了一种基于家庭网关的远程监控模型，并给出了家庭网关的总体设计方案。该方案以基于NiosⅡ的SOPC技术为核心，构建家庭网关的软硬件系统，充分发挥了FPGA的可编程特性和IP核的易移植等特点，有效弥补了传统嵌入式网关的兼容性差、不易移植的缺陷，对家庭网关的设计与开发作了有益的探讨。然后，在对Altera公司提供的NiosⅡ软核以及开发工具的学习和研究的基础上，开展了家庭网关相关IP核的设计与整合，实现了NiosⅡ处理器系统的设计和各类接口电路的设计，建立了家庭网关的微处理器平台；以ROK101007蓝牙模块和RTL8019AS以太网模块作为网关的内网和外网接口，应用QuartusⅡ和SOPCBuilder设计工具完成了家庭网关硬件平台的构建，同时给出了各模块在Modelsim中的仿真测试结果，并在实验开发平台上得到了验证。接着，基于硬件抽象层系统库(HAL)规范，探讨了基于NiosⅡ的软件