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基于BACnet的智能家居系统无线网关研究与设计

汪东生  
【摘要】: 智能家居系统是利用计算机、嵌入式系统和通信网络技术,将各种家用设施通过家庭网络连接到一起的系统,能为人们提供更为便利舒适的生活环境。BACnet标准最根本目的是要给楼宇自动控制系统提供一种实现互操作的方法。基于BACnet协议的智能家居网络就可以很方便的使用所有符合这一协议的设备和接口,使整个系统的适应性、移植性、可裁减性大大提高。 本文通过对几种无线通讯方式的比较了解到ZigBee架构简单而且价格低廉、低功耗等,尽管传输速率不高,但针对感测与控制应用,ZigBee具有很大的发展潜力。因此决定使用ZigBee作为本次设计的无线传输方案。 本文结合无线网关系统在智能家居系统中的实际需求,提出了一种BACnet/ZigBee无线网关的设计方案。主要的工作有: (1)讨论了国际上流行的多种智能家庭网络协议的特点,得出BACnet协议是最适用于开发智能家庭网络的协议标准; (2)通过对比的方法分析了HomeRF,IrDA,HiperLAN,蓝牙以及ZigBee无线技术各自特点及应用领域,阐明了选用ZigBee无线技术作为智能家居的组网技术原因及优势; (3)从整体上对智能家居无线网络接入系统开发中需要用到的BACnet协议和ZigBee协议进行了详细的分析。BACnet/ZigBee无线网关作为一个网关,不仅需要在上层识别BACnet对象和ZigBee对象,而且在下层需要实现与BACnet链路和ZigBee链路的互连。因此,本文着重分析了BACnet协议对象和ZigBee数据链路层与物理层协议; (4)在硬件上,以既满足设计要求,又能简化设计的原则选择芯片;通过对芯片内部结构的分析,提出了硬件设计的方案; (5)在软件上,通过C语言开发整个系统的软件模块和协议栈模块;软件设计的方法采用模块的方式,把系统要执行的工作分为几个部分,各个部分分开设计,最后采用主程序调用的方式。


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