物联网（智能家居）中无线异构网络融合网关的设计与应用

摘要

本文所要研究的课题是应用于物联网（智能家居）中的无线异构网络融合方案。论文在现有的异构网络融合方案基础上，对融合了个域网、局域网和移动通信网的异构网络融合方案进行深入研究，设计和实现了该方案的关键设备嵌入式网关，并详细说明了网关的软硬件系统设计的关键部分，最后通过组建系统演示平台完成无线异构网络融合网关在物联网（智能家居）环境下的实际应用性能测试。
　　本文所完成的主要工作集中在以下方面:第二章首先介绍了典型的个域网、局域网和移动通信网的技术特点，在分析以上无线网络融合的技术要求的基础上，对异构网络融合网关的总体设计方案进行研究;第三章阐述了基于LPC2378 ARM7处理器的嵌入式网关硬件平台的设计方案，并介绍了方案中所应用的各硬件模块及相关电路设计，随后提出了基于μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统的网关软件平台，并完成了μC/OS-Ⅱ嵌入式系统的移植工作，最后根据实际需要在μC/OS-Ⅱ基础上设计了网关应用层软件结构;第四章首先完成以太网接口驱动程序设计及TCP/IP协议栈的移植工作，并对以太网通信功能进行相关的测试，然后设计并实现了ZigBee及GSM网络接入点的通信程序，最后设计了网关的触控屏操作界面及相应的控制程序;第五章首先设计了以太网、ZigBee及GSM网络间的通信协议，然后搭建了网关系统在物联网（智能家居）中的演示平台，完成网关的各项功能测试，对测试中出现的问题进行分析研究，提出并实施了相应的解决方案。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 论文的主要内容以及各章节安排

第二章 无线异构网络融合网关设计要求和具体方案

2．1 无线异构网络融合的必然性

2．2 异构网络融合的技术要求

2．2．1 IEEE802．11技术概述

2．2．2 ZigBee技术概述

2．2．3 GSM移动通信技术概述

2．2．4 WPAN与WLAN网络融合的解决方案

2．2．5 WPAN、WLAN和移动通信网的融合

2．3 无线异构网络融合网关的总体设计

2．4 本章小结

第三章 无线异构网络融合网关软硬件平台的设计与实现

3．1 网关硬件平台的设计

3．1．1 LPC2378嵌入式微处理器

3．1．2 TI公司的CC2530芯片

3．1．3 TFT480272RS液晶触控屏

3．1．4 SIM300 GSM模块

3．1．5 网关硬件平台外围接口电路设计

3．2 网关的软件平台设计

3．2．1 嵌入式操作系统

3．2．2 μC／OS-Ⅱ系统的特点与优势

3．2．3 相关软件编译开发工具介绍

3．2．4 网关应用层软件结构的设计

3．5 本章小结

第四章 无线异构网络融合网关的各网络接入点的设计与实现

4．1 以太网接入点的设计与开发

4．1．1 DM9161A芯片简介

4．1．2 RMII接口介绍

4．1．3 以太网驱动设计

4．1．4 TCP／IP协议栈移植

4．1．5 以太网接入点软件系统的实现

4．2 ZigBee接入点的设计与开发

4．2．1 CC2530 ZigBee模块

4．2．2 ZigBee网络及协议栈简介

4．2．3 ZigBee接入点软件系统的实现

4．3 GSM网络接入点设计与开发

4．3．1 SIM300 GSM模块简介

4．3．2 GSM网络接入点软件系统的实现

4．4 触控屏控制界面与指令设计

4．4．1 TFT480272RS液晶触控屏界面设计简介

4．4．2 触控屏界面控制软件设计

4．5 本章小结

第五章 无线异构网络融合网关的总体实现

5．1 数据通信协议设计

5．2 网关的功能测试

5．3 测试中出现的问题及解决方案

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 下一步工作展望

参考文献

致谢