本文關鍵詞：基于433MHz射頻通信的智能家居系統(tǒng)研究與設計

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【摘要】：智能家居是物聯(lián)網應用領域的一個研究熱點,智能家居綜合無線通信技術、計算機技術、無線傳感器網絡等多種技術的先進理念,為人們提供了舒適安全的生活環(huán)境。然而智能家居行業(yè)也存在諸多問題,如行業(yè)缺乏統(tǒng)一的標準與規(guī)范,未形成集中化控制的智能家居生態(tài)系統(tǒng),智能家居產品成本過高等。鑒于家庭內部網絡成本敏感、低傳輸速率、近距離的通信和組網需求,本文提出了一種以433MHz射頻通信為基礎的,低成本、低復雜度、可擴展的智能家居系統(tǒng)解決方案,并搭建了系統(tǒng)實驗平臺。用戶可以通過終端設備遠程訪問智能網關,登陸嵌入式Web服務器的智能家居系統(tǒng)管理平臺,發(fā)送家電控制命令或查看家庭內部狀態(tài),然后智能網關接收家電控制命令進行協(xié)議轉化與處理,通過家庭內部網絡(433MHz射頻網絡)與家電設備交互。本文的主要研究內容如下:(1)在433MHz射頻通信方面,研究433MHz射頻通信模塊CC1101的數(shù)據(jù)通信過程,設計基于RT Thread操作系統(tǒng)SPI驅動框架的CC1101驅動程序。(2)在智能網關方面,為了實現(xiàn)家電設備的集中控制與異構網絡的融合,研究并設計一種以RT Thread嵌入式操作系統(tǒng)為軟件平臺,以32位ARM芯片STM32F407為硬件平臺的智能網關。該智能網關搭載CC1101射頻通信模塊、以太網模塊等功能模塊,不僅實現(xiàn)了家電設備多種方式的智能控制,還起到了不同網絡協(xié)議間的相互轉化作用。(3)本文的重點是研究并設計一種以433MHz射頻通信模塊與RT Thread操作系統(tǒng)為基礎的433MHz射頻協(xié)議棧,該協(xié)議棧主要包含多線程通信模型、433MHz射頻節(jié)點模型與射頻通信幀定義、基于樹狀拓撲的433MHz射頻網絡自組建,其主要任務是實現(xiàn)433MHz射頻網絡相關功能與家電智能控制。協(xié)議棧整體采用內核空間與用戶空間相分離的機制,兩者通過定義API接口函數(shù)通信,既保證了協(xié)議棧的安全性,又簡化了程序設計。在應用層方面,通過配置小型的TCP/IP協(xié)議棧LwIP搭建嵌入式Web服務器,實現(xiàn)基于B/S構架的智能家居系統(tǒng)。本文最后對系統(tǒng)進行了測試,驗證了家電設備控制與狀態(tài)上報、射頻網絡自組建、嵌入式Web服務器等功能,并提出了改進與下一步工作任務。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU855;TN929.5;TP391.44

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