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《浙江大学》 2005年
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家庭网络平台研究与构造

娄嘉骏  
【摘要】:随着信息化技术的迅猛发展,为满足人们对家庭自动化的需求,各类家庭网络协议层出不穷。针对当前对家庭自动化研究的局限性,本文在深入的剖析消费总线协议的基础上,结合平台技术、Internet网络技术以及片上系统技术(SoC)等,提出了面向家电企业的家庭自动化的系统解决方案——家庭网络综合开发平台。设计开发了消费总线硬件平台、软件协议栈、支撑软件、关键设备及演示系统等。在家庭自动化网络的发展成为必然的情况下,进行全面而具有前瞻性的研究工作,为行业的发展积累经验,提供新的思路和方法。 针对以上目标,本文主要从以下几个方面对家庭网络进行了系统地研究: 根据消费总线的分层结构,全面剖析了物理层、数据链路层、应用层的原理和实现方法。基于面向对象思想分析了网络家电通用模型,设计了描述的数据关联和存储结构,并开发了家电模型自动化描述软件。结合CEBus协议栈、家庭网络设备管理器、嵌入式操作系统、通用硬件平台等软硬件,构造了完整的家庭网络开发设计平台(环境)。并通过演示系统的开发,总结了CEBus设备开发的规范流程,验证了平台的通用性和有效性。 TCP/IP协议的广泛应用,尤其是Internet技术的发展和普及,以及家庭网络远程监控的需求,家庭网络和基于TCP/IP协议的网络互联已是必然趋势。本文设计了三款各具特色的家庭网关,提出并实现了TCP/IP和CEBus双协议栈的软件框架,主要以代理服务器的模式实现家庭网络的Internet接入,免去了复杂的客户端软件。 网络家电的成本是制约家庭网络推广的一个重要因素,本文提出并实现了一种新型的双绞线通讯方案,设计了一种改进的脉宽编码方案和信道竞争算法,实现了CEBus网络的物理层和数据链路层功能,突破了一个重要的技术瓶颈。 完成了MCS-51架构的家电控制SoC芯片—ZHHN600总体设计,集成有家电控制的常用接口,设计了基于CSMA/CDCR技术CEBus链路层IP。该芯片已流片完成,并通过了主要功能的测试,为CEBus设备提供了高性价比的硬件平台。此外,还提出了基于ARM内核的家庭网关SoC芯片设计方案,并给出了其软硬件架构和参考平台。两款芯片可构成较完整的家庭网络核心平台。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM925;TN915

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