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智能家居是物联网应用领域的一个研究热点,智能家居综合无线通信技术、计算机技术、无线传感器网络等多种技术的先进理念,为人们提供了舒适安全的生活环境。然而智能家居行业也存在诸多问题,如行业缺乏统一的标准与规范,未形成集中化控制的智能家居生态系统,智能家居产品成本过高等。鉴于家庭内部网络成本敏感、低传输速率、近距离的通信和组网需求,本文提出了一种以433MHz射频通信为基础的,低成本、低复杂度、可扩展的智能家居系统解决方案,并搭建了系统实验平台。用户可以通过终端设备远程访问智能网关,登陆嵌入式Web服务器的智能家居系统管理平台,发送家电控制命令或查看家庭内部状态,然后智能网关接收家电控制命令进行协议转化与处理,通过家庭内部网络(433MHz射频网络)与家电设备交互。本文的主要研究内容如下:(1)在433MHz射频通信方面,研究433MHz射频通信模块CC1101的数据通信过程,设计基于RT Thread操作系统SPI驱动框架的CC1101驱动程序。(2)在智能网关方面,为了实现家电设备的集中控制与异构网络的融合,研究并设计一种以RT Thread嵌入式操作系统为软件平台,以32位ARM芯片STM32F407为硬件平台的智能网关。该智能网关搭载CC1101射频通信模块、以太网模块等功能模块,不仅实现了家电设备多种方式的智能控制,还起到了不同网络协议间的相互转化作用。(3)本文的重点是研究并设计一种以433MHz射频通信模块与RT Thread操作系统为基础的433MHz射频协议栈,该协议栈主要包含多线程通信模型、433MHz射频节点模型与射频通信帧定义、基于树状拓扑的433MHz射频网络自组建,其主要任务是实现433MHz射频网络相关功能与家电智能控制。协议栈整体采用内核空间与用户空间相分离的机制,两者通过定义API接口函数通信,既保证了协议栈的安全性,又简化了程序设计。在应用层方面,通过配置小型的TCP/IP协议栈LwIP搭建嵌入式Web服务器,实现基于B/S构架的智能家居系统。本文最后对系统进行了测试,验证了家电设备控制与状态上报、射频网络自组建、嵌入式Web服务器等功能,并提出了改进与下一步工作任务。