一种智能家居网关系统的设计与实现.doc

1、一种智能家居网关系统的设计与实现摘要随 着 社 会 经 济 的 快 速 发 展 ,家 庭 家 居 要 求 的 档 次 也 越 来 越 高 ， 而 在 我 们 生 活 必 用的 家 居 中 则 充 满 了 人 性 化 和 智 能 化 。 其 中 在 现 实 生 活 中 物 联 网 的 智 能 电 子 产 品 和 技 术在 智 能 家 居 的 电 子 产 品 当 中 得 到 了 广 泛 认 知 和 应 用 。 通 讯 技 术 与 计 算 机 网 络 之 间 的 相互 应 用 ， 则 给 人 们 的 家 居 生 活 带 来 一 种 全 新 感 受 。 智 能 家 居 实 现 了 对 家 庭 设 备

2、间 之 间的 互 通 互 联 以 及 全 方 位 的 监 控 和 控 制 。 智 能 家 居 网 关 作 为 智 能 家 居 内 外 连 接 通 信 的核 心 ， 是 进 行 远 程 控 制 、 多 媒 体 通 信 等 的 载 体 ， 是 实 现 智 能 家 居 系 统 与 Internet 相连 的 关 键 设 备 。本 文 在 分 析 了 现 有 的 家 庭 网 关 方 案 和 家 庭 短 距 离 通 信 技 术 的 基 础 上 ， 提 出 了 利 用ARM 微 处 理 器 (S3C2410)和 一 种 基 于 Zigbee 技 术 构 建 嵌 入 式 智 能 家 居 网 关 的 方 案

3、。 这种 方 案 是 根 据 ZigBee 技 术 在 低 速 率 、 耗 能 小 等 无 线 通 信 方 面 的 优 势 ， 利 用 Chipcon公 司 的 射 频 芯 片 CC2430， 实 现 远 程 网 络 监 控 和 数 据 采 集 。 通 过 对 智 能 家 居 系 统 的 技术 要 求 分 析 ， 采 用 ZigBee 技 术 来 实 现 智 能 家 居 是 一 个 比 较 理 想 的 解 决 方 案 。 在 实 际应 用 当 中 ， 根 据 用 户 摆 放 的 电 器 位 置 的 不 同 来 分 布 ， 设 计 一 个 比 较 理 想 的 家 居 网 关 系统 ， 实 现 控

4、 制 器 对 Zigbee 通 信 模 块 进 行 相 应 配 置 并 无 线 接 收 Zigbee 终 端 节 点 的 数 据 。关键词： ZigBee；嵌入式；S3C2410；智能家居；网关；Abstract AbstractWith the rapid development of social economy, the family Home Furnishing requirements are increasingly high grades,but the Home Furnishing where we live is full of humanization and inte

5、lligent.In the real life of IOT intelligent electronic products and technologies in the electronic products of intelligent Home Furnishing has been widely recognition and application.The use of each other between communication technology and computer network, to the peoples Home Furnishing life brin

6、gs a new feel.Smart home realized the interconnection between family between the equipment and a full range of monitoring and control.As the core of smart home gateway connecting communication smart home inside and outside, is the carrier of remote control,multimedia communication, is the key equipm

7、ent for realizing smart home system connected with Internet.Based on the analysis of the scheme of existing home gateway and home for short distance communication technology, proposes the use of ARM microprocessor (S3C2410) and an embedded smart home gateway technology scheme based on Zigbee.This sc

8、heme is based on the ZigBee technology in the low rate, low consumption of wireless communication advantages,Using the Chipcon RF chip CC2430, the realization of remote network monitoring and data collection. Through the smart home system requirements analysis, to realize the smart home is a relativ

9、ely ideal solution by using ZigBee Technology.In practical application, according to the user display appliance in different position to distribution, design a more ideal smart home gateway system,realize the controller to carry out the corresponding configuration and wireless receiving terminal Zig

10、bee node to the Zigbee communication module data.Keywords: ZigBee; embedded system; S3C2410; smart home; gateway;V目录第一章 绪论 61.1 课题研究背景及意义 61.2 智能家居的简介 61.3 国内外现状及发展趋势 61.3.1 国外发展现状 61.3.2 国内发展现状 71.4 智能家居网关发展趋势 81.5 本论文的主要工作和章节安排 9第 2 章 嵌入式及 ZigBee 技术 92.1 嵌入式系统概述 102.1.1 嵌入式系统定义 102.1.2 物联网嵌入式系统 10

11、2.1.3 嵌入式系统的特点 102.2 几种短距离无线通讯技术概况 112.2.1 ZigBee 技术 12第 3 章 本系统的总体设计方案 173.1 本系统解决方案 173.2 整个系统数据流程图设计方案 17第 4 章 智能家居系统的硬件设计 214.1 系统硬件框图简介 21VI4.2 器件选型和单元电路设计 214.2.1 嵌入式微处理器 211.微处理器的选择 212.S3C2410 的简介 214.2.2 电源模块 224.2.3 Nand Flash 存储系统 234.2.4 SDRAM 设计 244.2.5 串口电路 254.2.6 晶振及复位电路 254.2.7 CC24

12、30 协调器 26第 5 章 智能家居系统的软件设计与调试 285.1 本课题的软件框架设计 285.2 ZigBee 节点软件设计 295.2.1 软件开发环境 295.2.2 ZigBee 软件设计 295.2.3 主要程序代码 32第 6 章 实验结论与展望 34致谢 35参考文献 361第一章 绪论1.1 课题研究背景及意义当 人 类 发 明 蒸 汽 机 的 时 候 ， 则 预 示 着 人 类 进 入 了 新 工 业 时 代 ， 而 网 络 的 出 现 无疑 将 信 息 化 深 深 地 刻 印 在 人 类 文 明 丰 富 多 彩 的 画 卷 上 。 随 着 电 子 信 息 技 术 ，

13、控 制 技术 的 日 益 提 高 ， 社 会 信 息 化 进 程 正 在 步 步 加 快 。 人 们 在 工 作 、 生 活 、 学 习 和 交 流 的方 面 日 益 密 切 ， 在 改 变 人 们 的 生 活 习 惯 的 同 时 ， 它 也 对 我 们 的 传 统 住 宅 带 来 新 的 挑战 。 看 看 周 围 很 容 易 的 发 现 ， 我 们 对 家 居 的 理 解 不 再 仅 仅 是 一 个 简 单 的 物 理 空 间 ，更 为 关 注 的 是 一 个 安 全 ， 舒 适 ， 美 观 和 方 便 的 生 活 环 境 。 现 在 人 们 日 益 膨 胀 的 需 求使 得 家 居 智 能

14、 化 已 成 为 一 种 新 趋 势 。近 年 来 ， 随 着 我 国 房 地 产 的 火 爆 局 面 ， 给 国 内 的 一 些 智 能 化 带 来 了 发 展 的 机 遇 。众 所 周 知 ， 中 国 人 口 基 数 大 ， 城 市 住 房 建 设 相 对 多 的 选 择 在 更 密 集 的 住 宅 区 ， 许 多房 地 产 开 发 商 基 于 小 区 智 能 化 的 角 度 ， 也 出 现 了 目 前 一 统 天 下 ， 无 所 不 包 的 “智能 化 住 宅 ”模 式 。 “智 能 化 住 宅 ”是 一 个 系 统 的 功 能 ， 这 个 系 统 的 各 个 功 能 可 都 以单 独

15、的 使 用 。 许 多 子 系 统 的 功 能 还 需 要 有 足 够 的 协 调 能 力 。 这 些 住 户 在 能 够 使 用 的智 能 系 统 仅 仅 是 一 小 部 分 。 而 致 力 于 家 庭 智 能 化 系 统 的 开 发 的 ， 这 就 是 所 谓 的 智 能家 居 。1.2 智能家居的简介智 能 家 居 与 普 通 家 居 比 起 来 的 话 更 好 ， 智 能 家 居 不 但 拥 有 了 传 统 家 居 的 居 住 功能 ， 而 且 还 是 个 具 备 舒 适 安 全 、 品 味 高 和 气 氛 温 馨 的 家 庭 生 活 空 间 。 原 来 的 结 构 是比 较 古 板

16、， 而 现 在 是 变 成 可 以 移 动 智 能 的 工 具 ， 拥 有 各 方 面 的 信 息 交 换 的 功 能 ， 保证 能 在 外 面 可 以 和 家 庭 信 息 进 行 流 畅 的 交 流 ， 提 高 家 庭 生 活 的 方 式 ， 帮 助 人 们 能 够更 好 的 、 合 理 的 安 排 时 间 ， 提 高 生 活 的 舒 适 性 ， 也 可 以 为 各 种 能 源 减 少 不 必 要 的 费用 。智 能 家 居 还 能 够 自 动 管 理 和 控 制 家 电 设 备 ， 对 家 庭 环 境 的 安 全 进 行 监 控 报 警 ，并 且 能 够 为 住 户 提 供 高 效 便 利

17、 、 安 全 舒 适 的 学 习 生 活 及 工 作 的 环 境 。 家 居 智 能 化 系统 将 家 庭 中 各 种 与 信 息 相 关 的 通 信 设 备 、 家 用 电 器 以 及 家 庭 保 安 装 置 通 过 有 线 或 无线 的 方 式 连 接 起 来 ， 并 进 行 集 中 或 者 异 地 的 管 理 、 监 控 ， 保 持 家 庭 住 宅 环 境 的 协 调 、舒 适 。1.3 国内外现状及发展趋势1.3.1 国外发展现状自 从 世 界 上 第 一 智 能 大 厦 1984 在 美 国 出 现 ， 发 达 的 美 国 ， 加 拿 大 ， 欧 洲 ，2澳 大 利 亚 和 南 洋

18、经 济 的 国 家 已 经 提 出 了 多 种 智 能 家 居 方 案 。 智 能 家 居 的 广 泛 应 用 于美 国 ， 德 国 ， 新 加 坡 ， 日 本 和 其 他 国 家 。 智 能 家 居 系 统 包 括 三 个 复 制 功 能 ， 新 加 坡模 型 的 安 全 报 警 ， 视 频 对 讲 功 能 ， 监 控 中 心 的 功 能 ， 家 电 控 制 功 能 ， 有 线 电 视 接 入 ，家 庭 信 息 留 言 功 能 ， 智 能 家 居 控 制 面 板 ， 智 能 布 线 箱 ， 宽 带 互 联 网 接 入 和 系 统 软 件配 置 等 。几 年 前 ， 一 些 经 济 发 达 的

19、 国 家 ， 提 出 了 “智 能 住 宅 ”的 概 念 ， 住 宅 智 能 化 是领 先 的 智 能 家 居 ， 智 能 家 居 是 智 能 住 宅 的 核 心 。 以 什 么 样 的 标 准 可 以 被 称 为 智 能 家庭 ？ 智 能 家 居 和 智 能 大 厦 的 概 念 和 定 义 为 还 没 有 达 成 共 识 。 电 气 设 计 标 准 的 第 一 个适 用 于 家 庭 住 宅 的 1988 美 国 电 子 工 业 协 会 ， 即 “家 庭 自 动 化 系 统 和 通 信 标 准 ”也 被 称 为 家 庭 总 线 系 统 标 准 （ HBS） ； 中 国 也 已 开 始 从 19

20、97 年 初 制 定 的 “小 康 住宅 电 气 设 计 （ 标 准 ） 指 南 （ 草 案 ） 中 的 “指 南 “在 小 康 住 宅 电 气 设 计 规 定 应 满 足下 列 要 求 ： 一 个 高 水 平 的 安 全 、 舒 适 的 环 境 ， 便 利 的 交 通 ， 综 合 信 息 服 务 ， 家 庭 智能 化 系 统 。 目 前 市 场 上 出 现 更 多 的 智 能 家 居 控 制 系 统 主 要 包 括 ：（ 1） X-10（ 美 国 ） ， 该 系 统 是 电 力 线 作 为 网 络 平 台 的 使 用 ， 集 中 控 制 方 式 的 实 现 。这 套 系 统 的 功 能 更

21、加 强 大 ， 和 其 他 家 居 控 制 系 统 如 ABB， c_bus 上 升 更 容 易 接 受 ，使 用 也 比 较 简 单 。 因 为 实 现 同 样 的 功 能 ， X-10 家 居 控 制 系 统 是 220V 电 源 线 X-10信 号 传 输 使 用 传 输 从 发 射 机 到 接 收 机 ， 从 而 实 现 智 能 化 控 制 ， 使 系 统 不 需 要 额 外 的布 线 ， 这 一 优 势 也 是 大 多 数 这 样 的 系 统 ， 因 为 其 他 系 统 基 本 需 要 低 线 布 在 墙 上 或 地面 ， 开 槽 ， 钻 井 ， 施 工 难 度 大 ， 成 本 高

22、， 建 设 周 期 长 。 但 由 于 国 内 缺 乏 市 场 条 件 和价 格 昂 贵 ， 该 系 统 在 国 内 应 用 的 罕 见 。（ 2） EIB 系 统 （ 德 国 ） ， 系 统 采 用 了 嵌 入 式 总 线 和 中 央 控 制 的 方 式 实 现 控 制 功 能 。但 由 于 其 复 杂 的 工 程 的 实 际 要 求 ， 且 价 格 较 高 ， 所 以 一 直 无 法 打 开 国 内 市 场 。（ 3） 8X（ 新 加 坡 ） ， 该 系 统 采 用 预 处 理 总 线 与 集 中 控 制 方 式 的 实 现 。 本 实 用 新 型 具有 使 用 产 品 的 优 势 ， 系

23、 统 的 扩 展 ， 该 系 统 是 更 成 熟 ， 更 适 合 中 国 国 情 的 。 但 是 ， 由于 系 统 结 构 的 灵 活 性 ， 以 及 产 品 的 价 格 是 很 难 满 足 要 求 ， 因 此 目 前 在 中 国 已 较 少 应用 。1.3.2 国内发展现状智 能 家 居 在 中 国 与 国 外 相 比 起 步 较 晚 ， 尚 未 形 成 一 定 的 国 家 标 准 。 但 是 我 国 住宅 智 能 化 正 在 由 智 能 大 厦 走 向 智 能 住 宅 小 区 ， 以 后 会 慢 慢 地 走 进 各 个 家 庭 。 我 国 将住 宅 小 区 智 能 化 定 义 为 ： 利

24、用 4C（ 即 计 算 机 、 通 讯 与 网 络 、 自 控 、 IC 卡 ） 技 术 ，通 过 有 效 的 传 输 网 络 ， 将 多 元 信 息 服 务 与 管 理 、 物 业 管 理 与 安 防 、 住 宅 智 能 化 系 统集 成 ， 为 住 宅 小 区 的 服 务 与 管 理 提 供 高 技 术 的 智 能 化 手 段 ， 以 期 实 现 快 捷 高 效 的 超值 服 务 与 管 理 ， 提 供 安 全 舒 适 的 家 居 环 境 14。 现 代 社 会 的 家 庭 正 在 慢 慢 地 走 智 能化 的 道 路 ， 这 种 家 庭 智 能 化 能 给 用 户 带 来 很 多 的 方

25、 便 ， 它 可 以 让 你 在 外 出 的 时 候 很3好 的 控 制 家 庭 内 部 的 设 备 ， 它 已 经 作 为 一 种 理 想 的 目 标 被 广 大 群 众 所 追 求 。 国 家 也在 多 个 工 程 项 目 实 施 方 案 中 将 它 列 入 国 家 的 重 点 发 展 方 向 。 因 此 国 家 还 成 立 了 家 庭信 息 网 络 技 术 委 员 会 ， 信 息 网 络 技 术 体 系 已 经 作 为 国 家 重 点 专 业 项 目 来 培 养 。 据 悉 ，国 家 将 投 资 15 亿 来 大 力 的 鼓 励 该 项 目 的 实 施 。 北 京 预 计 有 30000

26、 户 用 户 将 率 先实 施 该 项 目 。 到 2010 年 ， 我 过 已 经 有 70%的 家 庭 都 拥 有 了 Internet 设 备 。 此 外 ，更 有 50%以 上 的 用 户 拥 有 多 台 设 备 。 国 家 建 筑 部 提 出 了 要 求 ： 到 2010 年 ， 各 大 小城 市 要 60%的 住 宅 都 能 实 现 家 庭 智 能 化 。由 于 智 能 家 居 系 统 能 够 给 人 们 带 来 方 便 ， 高 效 的 生 活 方 式 ， 智 能 家 居 系 统 已 经和 网 络 一 样 成 为 以 后 生 活 必 不 可 少 的 部 分 。 但 是 由 于 很

27、多 开 发 商 和 媒 体 的 大 肆 宣 传 ，消 费 者 们 对 智 能 化 家 居 存 在 认 识 上 的 误 区 。 据 调 查 ， 在 美 国 ， 有 38%的 家 庭 希 望拥 有 家 庭 网 络 。 但 是 很 少 有 人 需 要 带 有 电 子 邮 件 功 能 的 冰 箱 ， 热 水 器 等 。 所 以 ， 用户 应 该 根 据 自 己 的 实 际 需 求 来 选 择 ， 而 不 是 盲 目 的 追 求 。 产 品 开 发 的 功 能 模 块 ， 基 于 国 外 智 能 家 居 标 准 的 日 益 成 熟 ， 我 们 国 家 在 软 硬 件 ，开 发 机 制 等 方 面 也 渐

28、 渐 地 向 设 备 智 能 家 居 化 发 展 。 此 外 ， 为 了 解 决 当 前 智 能 产 品 实用 性 差 ， 使 用 复 杂 昂 贵 的 缺 陷 ， 我 国 的 技 术 创 新 也 逐 渐 向 国 际 先 进 水 平 靠 拢 ， 让 我们 真 正 的 享 受 舒 服 温 馨 的 的 家 庭 生 活 ， 这 是 值 得 期 待 的 未 来 。1.4 智能家居网关发展趋势智 能 家 居 网 关 是 智 能 家 居 的 终 端 部 件 作 为 智 能 家 居 内 外 连 接 通 信 的 “大 脑 ”， 它主 要 是 负 责 公 网 和 家 庭 内 部 之 间 的 交 互 ， 能 很 好

29、 的 实 现 外 部 网 络 和 家 庭 内 部 网 信 息 的互 相 交 换 。 智 能 家 居 系 统 是 为 适 应 当 今 社 会 家 庭 风 格 而 慢 慢 转 变 成 一 种 多 变 化 ， 多 形式 化 的 网 络 系 统 。 同 时 智 能 家 居 网 关 还 和 其 他 的 四 个 部 位 相 互 连 接 ， 交 互 信 息 ， 能 把他 们 的 信 息 统 一 起 来 进 行 管 理 。 而 且 智 能 家 居 得 网 关 还 可 以 很 好 的 接 入 到 外 部 的 网 络 ，使 使 用 它 的 人 即 使 出 门 在 外 的 同 时 能 对 家 庭 内 部 各 个 网

30、 络 进 行 方 便 、 安 全 的 管 理 。 现在 有 许 多 厂 家 为 了 在 市 场 上 抢 得 先 机 ， 都 推 出 了 自 己 的 家 庭 网 关 标 准 。 下 面 是 比 较 主要 的 几 种 ：（ 1） 首 先 介 绍 的 是 开 放 式 服 务 网 关 组 织 ， 它 诞 生 于 1999 年 ， 好 多 国 内 的 知 名 供 应 商都 在 里 面 。 目 的 就 是 建 立 一 个 开 放 式 的 服 务 规 范 ， 向 家 庭 设 备 提 供 所 需 要 的 业 务 ， 从而 制 定 了 家 庭 外 部 网 络 对 家 庭 设 备 所 需 的 服 务 标 准 。（

31、 2） 互 联 网 家 庭 联 盟 ； 诞 生 于 21 世 纪 初 期 ， 主 要 的 成 员 包 括 现 在 知 名 的 松 下 ， 惠 普微 软 等 公 司 。 这 个 联 盟 主 要 是 来 解 决 一 些 家 电 怎 么 连 接 到 家 庭 网 络 中 的 问 题 。（ 3） ECHONET 协 会 ； 该 协 会 诞 生 于 1997 年 ， 它 是 一 个 国 际 组 织 。 主 要 的 目 的 是 制 定一 套 完 整 的 家 庭 网 络 体 系 ， 并 把 他 们 应 用 到 家 庭 医 疗 保 健 等 服 务 上 。同 时 还 有 好 多 的 国 家 都 相 继 提 出 了

32、 不 同 的 智 能 家 居 方 案 ， 例 如 ， 包 括 早 期 的 新 加坡 模 型 的 智 能 家 居 系 统 ： 安 全 报 警 ， 三 表 抄 送 ， 监 测 ， 控 制 ， 家 居 智 能 布 线 箱 ， 宽 带4上 网 等 。 具 有 智 能 家 居 目 前 更 优 越 的 切 削 复 杂 的 配 置 系 统 。 例 如 ， 在 网 上 买 东 西 ， 远程 报 警 ， 紧 急 情 况 和 其 他 新 功 能 是 基 于 现 代 社 会 的 发 展 ， 人 们 越 来 越 高 的 要 求 而 设 计的 发 展 。1.5 本论文的主要工作和章节安排本 课 题 提 出 了 一 种

33、基 于 ZigBee 技 术 和 GPRS 无 线 通 信 的 智 能 家 居 技 术 结 合 起 来的 技 术 ， 建 立 了 一 个 无 线 智 能 家 居 系 统 ， 把 现 代 通 信 技 术 和 计 算 机 技 术 结 合 在 一 起 ，不 仅 避 免 了 一 些 在 现 场 布 线 所 带 来 的 不 必 要 的 问 题 ， 还 能 及 时 ， 准 确 ， 全 面 地 反 映 电设 备 的 用 户 使 用 ， 这 样 也 弥 补 了 那 些 比 较 传 统 接 线 方 式 的 缺 点 。 由 于 基 于 GPRS 技术 的 数 据 传 输 终 端 系 统 的 设 计 ， 用 户 可

34、 以 使 用 标 准 的 TCP / IP 通 信 模 式 并 利 用 互 联网 格 局 和 用 户 计 算 机 和 手 机 直 接 进 行 数 据 交 换 ， 不 必 在 乎 的 是 如 何 传 输 数 据 的 。 所 以 ，有 很 多 类 似 的 有 线 通 信 系 统 都 可 以 用 本 课 题 所 研 究 的 模 式 所 替 代 ， 而 且 系 统 还 可 以 应用 到 更 广 的 范 围 内 。 所 以 本 论 文 结 构 安 排 如 下 :第 1 章 :绪 论 。 主 要 讲 解 本 课 题 所 研 究 背 景 和 意 义 ， 阐 述 本 课 题 的 国 内 外 发 展 现状 、

35、研 究 的 目 的 和 意 义 以 及 本 文 所 要 去 完 成 的 主 要 工 作 。第 2 章 ： ZigBee 技 术 介 绍 。 通 过 和 其 他 短 距 离 通 信 方 式 对 比 详 细 的 介 绍 了ZigBee 技 术 的 特 点 以 及 ZigBee 协 议 栈 结 构 和 原 理 ， 简 单 介 绍 了 ZigBee 应 用 在 物 联网 优 势 所 在 。第 3 章 : 智 能 家 居 总 体 设 计 方 案 。 本 章 主 要 制 作 了 智 能 家 居 的 总 体 设 计 流 程 图 ，并 简 要 介 绍 了 该 系 统 各 部 分 主 要 功 能 和 作 用 。

36、第 4 章 : 智 能 家 居 系 统 的 硬 件 设 计 。 主 要 完 成 了 智 能 家 庭 网 关 的 设 立 ， 设 计 智 能家 居 的 无 线 传 输 模 块 ， 选 择 数 据 在 采 集 端 端 无 线 收 发 芯 片 及 其 外 围 所 需 电 路 的 设 计 数据 ， 对 ZigBee 节 点 、 ZigBee 终 端 采 集 节 点 和 其 相 应 的 接 口 电 路 的 硬 件 电 路 的 详 细 设计 和 介 绍 。第 5 章 : 智 能 家 居 的 软 件 设 计 与 调 试 。 建 立 智 能 家 居 ARM 的 网 关 平 台 ， 完 成 了数 据 采 集 端

37、 的 软 件 设 计 (包 括 ZigBee 协 调 器 、 路 由 器 和 终 端 节 点 的 设 计 )， 对 相 应 的程 序 进 行 调 试 。第 6 章 ： 实 验 结 论 与 展 望 ： 通 过 这 次 实 验 的 出 理 想 的 结 论 ， 从 而 总 结 出 本 课 题 研究 的 成 果 及 不 足 ， 以 及 对 以 后 研 究 的 展 望 和 憧 憬 。5第 2 章 嵌入式及 ZigBee 技术2.1 嵌入式系统概述2.1.1 嵌入式系统定义嵌 入 式 系 统 是 为 一 种 特 定 的 应 用 而 专 门 设 计 的 计 算 机 系 统 ， 又 称 之 为 “嵌 入 式

38、计算 机 系 统 ”。 嵌 入 式 系 统 很 难 给 它 下 一 个 准 确 的 定 义 ， 根 据 英 国 电 气 工 程 师 协 会 的 定 义 ，嵌 入 式 系 统 通 常 执 行 的 是 带 有 特 殊 要 求 的 事 先 定 义 好 的 任 务 ， 而 国 内 认 同 的 嵌 入 式 系统 是 与 应 用 紧 密 结 合 的 ， 它 具 有 很 强 的 专 业 性 ， 必 须 结 合 实 际 系 统 特 定 需 求 进 行 合 理的 裁 剪 利 用 。 嵌 入 式 系 统 存 在 生 活 中 的 各 个 地 方 ， 如 交 通 管 理 、 工 业 控 制 、 家 电 信 息 、家

39、庭 智 能 管 理 系 统 、 电 子 商 务 、 环 境 工 程 与 自 然 等 。2.1.2 物联网嵌入式系统随 着 医 疗 电 子 、 智 能 家 居 、 物 流 管 理 和 电 力 控 制 等 方 面 的 不 断 风 靡 ， 嵌 入 式 系 统 利用 自 身 积 累 的 底 蕴 经 验 ， 重 视 和 把 握 这 个 机 会 ， 想 办 法 在 已 经 成 熟 的 平 台 和 产 品 基 础上 与 应 用 传 感 单 元 的 结 合 ， 扩 展 物 联 和 感 知 的 支 持 能 力 ， 发 掘 某 种 领 域 物 联 网 应 用 。作 为 物 联 网 重 要 技 术 组 成 的 嵌

40、入 式 系 统 ， 嵌 入 式 系 统 的 视 角 有 助 于 深 刻 地 、 全 面 地 理解 物 联 网 的 本 质 。物 联 网 不 仅 仅 提 供 了 传 感 器 的 连 接 ， 其 本 身 也 具 有 智 能 处 理 的 能 力 ， 能 够 对 物 体 实 施智 能 控 制 ， 这 就 是 我 们 嵌 入 式 系 统 所 能 做 到 的 。 诚 然 ， 物 联 网 将 传 感 器 和 智 能 处 理 相结 合 ， 利 用 云 计 算 、 模 式 识 别 等 各 种 智 能 技 术 ， 扩 充 其 应 用 领 域 。 从 传 感 器 获 得 的 海量 信 息 中 分 析 、 加 工 和

41、 处 理 出 有 意 义 的 数 据 15， 以 适 应 不 同 用 户 的 不 同 需 求 ， 发 现 新的 应 用 领 域 和 应 用 模 式 。2.1.3 嵌入式系统的特点嵌 入 式 系 统 在 开 发 和 设 计 方 面 都 得 根 据 具 体 的 应 用 任 务 的 ， 虽 然 说 不 同 的 应 用 所对 应 的 嵌 入 式 系 统 差 距 很 大 ， 但 它 的 基 本 要 素 都 是 一 样 的 ， 由 于 现 在 的 人 们 对 产 品 成本 、 功 耗 、 可 靠 性 等 要 求 逐 渐 提 高 ， 嵌 入 式 系 统 慢 慢 的 通 过 计 算 机 走 进 了 人 们 的

42、 视 线 ，被 人 熟 知 。 从 定 义 中 我 们 总 结 了 几 个 嵌 入 式 系 统 的 重 要 特 征 ：（ 1） 内 核 比 较 小 。 目 前 的 嵌 入 式 系 统 的 核 心 通 常 是 一 个 只 有 几 K 或 几 十 K 的 内 核 ，所 以 它 一 般 用 在 小 型 的 电 子 设 备 中 ， 资 源 也 相 对 的 比 较 有 限 。 它 和 windows 的 内 核 简直 没 有 可 比 性 。（ 2） 专 用 性 强 。 嵌 入 式 系 统 的 个 性 化 较 强 ， 它 通 常 针 对 一 项 特 殊 的 任 务 。 嵌 入 式 系 统是 面 向 用 户

43、 、 面 向 产 品 、 面 向 应 用 的 ， 所 以 它 必 须 与 具 体 的 应 用 结 合 在 一 起 才 能 发 挥它 的 最 大 优 势 。（ 3） 系 统 简 单 。 嵌 入 式 系 统 一 般 在 软 件 方 面 没 有 什 么 明 显 的 区 分 ， 不 需 要 对 它 的 设 计6太 过 于 复 杂 ， 从 而 还 减 少 了 成 本 。（ 4） 高 实 时 性 。 嵌 入 式 软 件 基 本 上 都 是 固 态 存 储 ， 来 提 高 速 度 ； 同 时 也 要 求 有 高 可靠 性 和 高 质 量 的 软 件 代 码 。（ 5） 嵌 入 式 系 统 是 与 应 用 结

44、 合 在 一 起 的 ， 更 新 换 代 也 是 同 时 进 行 的 。 所 以 嵌 入 式 系 统还 是 有 比 较 长 的 生 命 周 期 的 。（ 6） 嵌 入 式 系 统 由 于 自 身 限 制 没 有 开 发 能 力 ， 用 户 在 它 被 设 计 完 成 后 也 不 能 对 程 序 进行 修 改 ， 所 以 嵌 入 式 系 统 开 发 需 要 开 发 工 具 和 环 境 。2.2 几种短距离无线通讯技术概况短 距 离 无 线 通 信 系 统 的 工 作 范 围 一 般 从 几 厘 米 到 几 百 米 ， 大 多 数 都 工 作 在 高 频 段 ， 无线 发 射 功 率 一 般 比 较 小 。 迄 今 为 止 ， 已 经 得 到 广 泛 应 用 的 短 距 离 无 线 通 信 技 术 主 要 有以 下 几 种 ：蓝牙技术（Bluetooth Technology）：蓝 牙 技 术 在 19