随着现场总线技术的不断完善和发展,楼宇自动控制系统在集散控制的基础上产生了网络化集成控制系统。这一系统的特点是数据通信网络进一步向控制系统的底层延伸,在一些目标体移动的监控场合和对实时性要求不高、布线不方便的楼宇控制应用中,无线传感器网络(WSN)作为系统中信息传输的底层网络节点体现出了独到的优势。本课题研究针对智能家居环境,由部署在室内的环境信息监测节点和电器设备节点通过无线通信方式组成一个簇型无线传感器网络。设计了一个基于ARM处理器的网关,通过网关把整个网络集成,实现数据采集和设备控制。本文首先对课题的研究背景和国内外的研究现状做了综述性分析,然后详细介绍了无线传感器网络的特点、结构和研究难点。通过学习通信协议中的数据链路层,针对室内簇型无线传感器网络,设计了基于时分多址(TDMA)机制的通信协议。该机制把时间分为周期性的时帧,再把时帧分为若干时隙,网络中的每个子节点至少占用其中的一个时隙。这种机制要求网络内的所有节点时间同步,设计采用了DMTS时间同步算法。簇头主节点周期性的广播同步消息,节点在收到同步消息后根据延迟调整自己的本地时钟,完成同步过程。采用了主从通信方式,主节点在时隙内发起通信,单跳子节点收到网络命令后执行相应操作或将采集数据返回到主节点,远离主节点的子节点通过它的上一级中继节点以多跳的方式完成与主节点的通信过程。设计了一个智能家居网关对底层的无线传感器节点进行系统集成。网关控制器采用了三星公司的ARM9处理器S3C2410。移植了嵌入式Linux系统,在操作系统的顶层,设计了基于Qtopia的应用程序界面。室内用户通过网关的LCD触摸屏实现环境数据采集和设备控制操作。移植了嵌入式Web服务器,编写了HTML文件和CGI应用程序,用户可以通过Internet远程访问网关进行相关操作。