CN107509256A - 一种无线智能家居网关 - Google Patents

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CN107509256A CN201710968898.5A CN201710968898A CN107509256A CN 107509256 A CN107509256 A CN 107509256A CN 201710968898 A CN201710968898 A CN 201710968898A CN 107509256 A CN107509256 A CN 107509256A
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陈永桥
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    • H04L12/2816—Controlling appliance services of a home automation network by calling their functionalities

Abstract

本发明提供了一种无线智能家居网关，包括控制模块、存储模块、显示模块和通信模块，所述通信模块包括ZigBee单元和WiFi单元；所述控制模块通过UART0串口与所述ZigBee单元进行数据传输，所述ZigBee单元连接ZigBee终端设备；所述控制模块通过USB2.0接口与所述WiFi单元进行数据传输，所述WiFi单元通过无线路由器与以太网相连。本发明以ARM9嵌入式处理器S3C2440A为核心，采用新兴的ZigBee与WiFi融合的通信技术，以满足家庭远程监控、家庭安防和家电控制的个性化需求，通过扩展ZigBee单元和WiFi单元实现家庭内部无线网络的建立以及与以太网的连接。

Description

一种无线智能家居网关
技术领域
本发明涉及物联网控制技术领域，特别涉及一种无线智能家居网关。
背景技术
随着人们生活水平的提高以及计算机技术、通信技术和网络技术的发展，智能家居逐渐成为未来家居生活的发展方向。智能家居不仅能给用户提供安全、健康和舒适的生活环境，而且用户能够远程监控自己的家居状态和控制家庭电器设备。
家居网关是智能家居系统的核心部件，是整个家庭网络的核心，主要实现以太网接入、远程控制以及实现协议转换连接家庭内部异构网络的功能。家居网关可分为有线网关和无线网关，传统的有线网关采用综合布线，虽然其稳定性和抗干扰性方面性能较好，但是响应时间长，灵活性较低，且布线较繁琐。
发明内容
(一)解决的技术问题
为了解决上述问题，本发明提供了一种无线智能家居网关，利用ZigBee和WiFi全网无线无缝连接，可以提供更大的灵活性和流动性，更符合家庭网络简洁性、灵活性、模块化、扩展性及独立性的通信特点。
(二)技术方案
一种无线智能家居网关，包括控制模块、存储模块、显示模块和通信模块，所述通信模块包括ZigBee单元和WiFi单元；所述控制模块通过UART0串口与所述ZigBee单元进行数据传输，所述ZigBee单元连接ZigBee终端设备；所述控制模块通过USB2.0接口与所述WiFi单元进行数据传输，所述WiFi单元通过无线路由器与以太网相连。
进一步的，所述控制模块采用以ARM9为核心的32位RISC微处理器S3C1440A。
进一步的，所述ZigBee单元采用JN5139模块。
进一步的，所述WiFi单元采用VT6656模块。
进一步的，所述存储模块为SDRAM、NandFlash或NorFlash。
(三)有益效果
本发明提供了一种无线智能家居网关，以ARM9嵌入式处理器S3C2440A为核心，采用新兴的ZigBee与WiFi融合的通信技术，以满足家庭远程监控、家庭安防和家电控制的个性化需求，通过扩展ZigBee单元和WiFi单元实现家庭内部无线网络的建立以及与以太网的连接，该网关可靠性和协议转换效率高，抗干扰能力强，系统功耗低，成本低廉，具有很好的通用性，非常适合在智能家居系统中应用。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种无线智能家居网关的系统结构框图。
图2为本发明所涉及的一种无线智能家居网关的ZigBee单元电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。
如图1所示，一种无线智能家居网关，包括控制模块、存储模块、显示模块和通信模块，通信模块包括ZigBee单元和WiFi单元；控制模块通过UART0串口与ZigBee单元进行数据传输，ZigBee单元连接ZigBee终端设备；控制模块通过USB2.0接口与WiFi单元进行数据传输，WiFi单元通过无线路由器与以太网相连。
控制模块是整个嵌入式家居网关的核心，用来对ZigBee单元进行相应配置并接收ZigBee终端设备的数据，利用WiFi协议将网关通过WiFi单元连接到以太网。为了能达到高性能低功耗的目的，嵌入式网关采用以ARM9为核心的32位RISC微处理器S3C1440A作为主控制器，该处理器集成了LCD控制器、USB Host、Nand控制器、BUS控制器、中断控制、功率控制、存储控制、UART、SPI和GPIO等丰富的外围资源，通过外扩存储器、串口、USB接口和JTAG调试接口等构成硬件平台。
ZigBee作为一种新兴的无线通信技术，其低速率、低功耗、自配置和灵活的网络结构，非常适合于家庭内部组网。在智能家居系统中，采用ZigBee无线通信技术将智能家电设备组成星型网络。星型网络是一个辐射状的结构，网络命令和数据都是通过协调器传输，终端设备之间也是通过协调器转发，终端设备不是通信的起点就是通信的终点。ZigBee单元在家居网关中作为网络协调器，可以是通信的起点或终点，负责各ZigBee终端设备的通信管理、动态组网与数据传输。ZigBee终端设备包括家庭内部网络中的门磁开关、红外对射探测器、玻璃破碎探测器、火灾探测器以及烟感和燃气泄漏探测器等。
ZigBee单元采用JN5139模块，这是业界第一款与IEEE802.15.4兼容的低功耗、低成本无线控制模块。如图2所示，JN5139模块U2与S3C2440A中的UART0串口(TXD0脚和RXD0脚)相连。S3C2440A中有三个通用异步串行接口，UART0串口是RS232接口，用来连接上位机，而UART1串口和UART2串口都是TTL接口，因此使用UART0串口进行连接，只需连接TXD0和RXD0两根信号线即可实现两者的数据传输通信。
WiFi作为一种无线联网技术，最主要的优势在于不需要布线，不受布线条件的限制，因此特别适合移动办公用户的需要，而在智能家居中采用WiFi技术使得家庭内部网络与以太网连接更加便捷，通过一台WiFi的手持终端设备即可直接进入家居网关，实现对家电设备的远程监控和智能控制。
WiFi单元采用VT6656模块实现数据的远程传输，VT6656模块内嵌TCP/IP协议栈，降低了设计的难度，同时大大提高了S3C2440A主控制器处理其他数据的能力。VT6656与S3C2440A的连接非常简单，二者可以通过标准的USB接口直接相连。VT6656模块采用54Mbps标准的802.11g无线以太网访问，比基于802.11b协议的快5倍；采用USB2.0接口最高比USB1.0接口快40倍；新的天线技术支持更远距离的无线访问；支持所有标准的802.11g和802.11b无线路由器及接入点；支持64/128/152位WEP加密；支持WPA/WPA2、WPA-PSK/WPA2-PSK等高级加密与安全机制。
存储模块为SDRAM、NandFlash或NorFlash，由于智能家居中许多家电设备都通过ZigBee无线传感网络来工作的，因此必须在存储模块中保存数据并对ZigBee无线传感网络进行数据融合处理。显示模块用于显示ZigBee终端设备数据和控制指令。
智能家居系统内部由ZigBee星型网络组成，家中电器开关状态和传感器的控制信息在网络中自由传输，经由协调器JN5139传送至网关(S3C2440A)，再由网关(S3C2440A)通过WiFi经无线路由器连接到外部以太网，用户可以通过远程交互界面端了解家中电器状态，同时家居网关可以通过无线网络对远程用户的控制命令作出判断和响应，从而开启或关闭家中的电器。
本发明提供了一种无线智能家居网关，以ARM9嵌入式处理器S3C2440A为核心，采用新兴的ZigBee与WiFi融合的通信技术，以满足家庭远程监控、家庭安防和家电控制的个性化需求，通过扩展ZigBee单元和WiFi单元实现家庭内部无线网络的建立以及与以太网的连接，该网关可靠性和协议转换效率高，抗干扰能力强，系统功耗低，成本低廉，具有很好的通用性，非常适合在智能家居系统中应用。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种无线智能家居网关，包括控制模块、存储模块、显示模块和通信模块，其特征在于：所述通信模块包括ZigBee单元和WiFi单元；所述控制模块通过UART0串口与所述ZigBee单元进行数据传输，所述ZigBee单元连接ZigBee终端设备；所述控制模块通过USB2.0接口与所述WiFi单元进行数据传输，所述WiFi单元通过无线路由器与以太网相连。
2.根据权利要求1所述的一种无线智能家居网关，其特征在于：所述控制模块采用以ARM9为核心的32位RISC微处理器S3C1440A。
3.根据权利要求1所述的一种无线智能家居网关，其特征在于：所述ZigBee单元采用JN5139模块。
4.根据权利要求1所述的一种无线智能家居网关，其特征在于：所述WiFi单元采用VT6656模块。
5.根据权利要求1所述的一种无线智能家居网关，其特征在于：所述存储模块为SDRAM、NandFlash或NorFlash。
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CN110149271A (zh) * 2019-06-28 2019-08-20 成都天软信息技术有限公司 家庭网关存储设备

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CN106950847A (zh) * 2017-05-09 2017-07-14 青岛理工大学 一种基于ZigBee和云计算的智能家居控制系统

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