智能家居中无线网关及验证系统的设计与实现

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近年来,计算机相关技术的发展推动了智能家居的变革。ZigBee网络作为无线传感网络,在智能家居系统中得到了广泛的应用。而使用WiFi连网的智能设备,也成为智能家居中常见的控制终端。为了使WiFi网络和ZigBee网络能够相互通信,ZigBee-WiFi网关就显得尤为重要。网关在智能家居中起到连接两种结构互异的网络的作用,在智能家居中处于信息交流的中心。本文以较为经济的方式实现了ZigBee-WiFi网关。在嵌入式操作系统OpenWrt上,设计并实现了多线程应用层软件。软件的整体功能是,将网卡接收到的数据通过串口发送出去;将串口接收到的数据通过网卡发送出去。在连接方式上,网关使用串口与ZigBee协调器通信,使用网卡向WiFi网络传送数据,这样网关就连接了WiFi网络与ZigBee网络。本文实现的网关最大限度的利用了RT5350的硬件资源,摒弃了以往浪费硬件资源的现象,故实现方式较为经济。本文利用嵌入式操作系统进行软件设计,使得软件设计更为简洁且具有移植性,所实现的软件可以移植到其它以linux为内核的操作系统上。此外,本文设计了一套ZigBee网络通信系统,以测试网关的功能以及性能。为测试网关能否实现数据的双向传输,本文在协议栈Z-Stack上实现了相应的功能程序,包括ZigBee协调器端的程序,以及两种ZigBee终端节点上的程序。利用ZigBee网络通信系统,本文对网关进行了功能和性能上的测试。最终得出网关在功能上符合设计要求并且性能良好的结论。
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