基于ARM9的嵌入式无线智能家居网关设计

基于ARM9的智能家居设计203258摘要随着科技的发展，以及嵌入式技术的应用，传统的家居生活已不能满足我们的生活，越来越多的厂家开始注重智能家居的推广和使用。

智能家居以住宅为平台，由ZigBee星型家庭内网和嵌入式家庭网关两部分组成。

用户访问可以通过web浏览器登录家庭网关，或本地用户直接通过家庭网关的图形用户界面，对家庭内网进行温湿度、烟雾浓度、光照强度等信息的采集和对灯光等进行控制。

本课题是基于ARM9的智能家居监控模块设计与实现，采用ARM9内核的S3C2440处理器为控制芯片，将Linux系统移植到硬件平台上，最后将软件下载到硬件平台上。

主要完成以下工作：（1）进行网络的相关配置，在系统运行的时候，需要挂载根文件系统，这时需要网络的连接。

本次设计中网络连接用的是桥接。

（2）搭建环境，包括服务器的搭建、交叉编译器的安装、Bootloader移植、Linux内核移植、根文件系统制作，这些事系统运行阶段的基础。

（3）对嵌入式web进行研究，搭建boa服务器，了解摄像头图像采集的工作流程，搭建浏览器客户端网页，让摄像头采集的图像在网页上显示。

关键词：嵌入式；网关；web浏览器；ARM9AbstractWith the development of technology, as well as the application of embedded technology, the traditional home life can not meet our life, more and more manufacturers began to focus on the promotion and use of smart home. Smart home to residential as the platform, from the ZigBee star based home network and embedded home gateway two parts. Access to the user can through the web browser to log home gateway, or local user directly through the graphical user interface of the home gateway, the family network for temperature and humidity, smoke concentration and light according to intensity information acquisition and lighting control.This paper is based on ARM9 intelligent home monitoring module design and implementation, using ARM9 S3C2440 processor as the control chip, the transplantation of Linux operating system to the hardware platform, at last, the software is downloaded to the hardware platform. Mainly the following several work needs to be done:(1) the network configuration, in the operation of the system and need to mount the root file system, then need to network connection. The network connection in this design is bridged.(2) build environment, including the establishment of the server, the installation of cross compiler, Bootloader transplantation, Linux kernel transplantation, root file system production, these things system operation stage.(3) the embedded web research, build server boa, understand the work process of camera image acquisition, build the client browser page, let the camera to capture images displayed on a web page.Keywords: Embedded, Gateway, Web browser,ARM9目录摘要 (I)Abstract (II)目录...................................................................................... I II 第1章绪论 (3)1.1本课题研究目的与意义 (3)1.2国内外技术研究现状 (3)1.2.1国外研究现状 (3)1.2.2国内研究现状 (3)1.3视频监控系统的发展趋势 (3)1.4 论文的组织 (3)第2章智能家居系统总体方案 (3)2.1需求分析 (3)2.2视频监控系统的总体设计方案 (3)第3章监控系统硬件环境 (3)3.1硬件平台总体结构 (3)主控制芯片 (3)Ov9650摄像头 (3)硬件的连接 (3)第4章嵌入式环境的配置 (3)4.1 Linux操作系统简介 (3)4.2 tftp与NFS服务器配置 (3)4.2.1 tftp服务器的配置 (3)4.2.2 NFS服务器配置 (3)4.3安装交叉编译器 (3)第5章监控系统的实现 (3)5.1 Bootloader的移植 (3)5.2内核的移植 (3)5.3根文件系统制作 (3)5.4 boa服务器的移植 (3)5.5基于v4l的视频采集 (3)5.6 MPEG-4编码 (3)5.7效果演示 (3)第6章总结和展望 (3)6.1 总结 (3)6.2展望与不足 (3)致谢 (3)参考文献 (3)附件一 (3)附件二 (3)第1章绪论1.1本课题研究目的与意义智能家居与普通家居相比，它不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品质的家庭生活空间。

基于ARM9平台的智能家居系统的设计及实现
智能家居系统是利用现代信息技术实现家庭设备互联，实现设
备间智能化联动，便于家庭生活的智能系统。

基于ARM9平台设计的
智能家居系统可以实现智能化家庭设备的远程控制、场景管理、安
防监控等功能，具有便捷、快速、高效的特点。

该系统设计核心为ARM9单片机，外部设备包括传感器、执行器、网络模块、液晶显示屏等。

系统从传感器获取温度、湿度、光照等
信息，经过处理后向执行器发出指令，控制家庭设备的开关、亮度
等参数。

同时，通过网络模块实现手机或电脑远程控制智能家居系统，方便用户在外部实现对家庭设备的监控和控制。

系统界面采用液晶显示屏显示，通过触摸屏实现对智能家居系
统的控制，包括场景设置、设备控制、安防监控等。

智能家居系统的应用场景包括家庭、商务办公场所等，可以实
现对环境的监测控制、能源管理、安全保护等功能，提高生活品质
和安全性。

在实现过程中需要注意系统的可靠性和安全性，包括网络通讯
加密、用户身份认证等方面，保证系统运行的稳定性和可靠性，为
用户提供更好的使用体验。

基于ARM 9的智能家居控制系统设计1 需求分析（用户）⏹功能家居安防。

对室内和室外安装的监视器进行独立的设定、报警：监视器侦测到异常发出报警。

⏹用户界面按键不超过5个。

可通过电脑、手机设置观察。

⏹性能除一般报警外，还具有存储记忆、显示功能。

可显示时间日期、温度、湿度。

⏹功耗低功耗2 规格说明本文利用以ARM9为核心的嵌入式开发板为平台，使用ZIGBEE无线网络技术，融合GPRS功能，目标是开发一个高效率、低功耗的同时可扩展的智能家居控制系统。

本系统由几大模块组成，包括ZIGBEE无线模块(包括无线协调器及无线终端)、图像监控模块、GPRS网络模块、及其他可扩展的模块。

系统主要由探测器报警输入、控制单元、图像处理、以太网通信、GPRS无线通信和报警输出等部分组成，其工作原理如图1所示。

各种安防探测器都采用有线或无线方式与A R M控制器相连，当探测到有非法人员入侵、煤气泄漏或发生火灾等时，就会立即向A RM控制器发出报警信号。

A RM 控制器就会判断是何种和何处发生的报警，立即现场发出声光报警和进行紧急处理，通过控制摄像头来捕捉视频图像，然后进行图像处理并将数据通过以太网传给PC机，同时把报警信息通过G P R S网络以短信或电话报警形式通知业主或小区物业管理值班人员。

该系统还能使户主在外时通过以太网或G P R S网络能随时了解家里的情况，并能对系统进行设防、撤防等设置以实现远程监控功能。

1)CPU：采用$3C2410标准工作频率203MHz最高工作频率266 MHz2)存储器：可扩展SD卡；3)一个VGA(直接连接普通PC显示器)、一个TFT输出接口(可以接LCD)；4)CS8900以太网控制器；5)IDE接口，直接连接硬盘；6)一个USB主机接口；7)一个USB设备接口；8)一个总线扩展接口；9)2个串口输出；10)一个MIC输入接口，一个LINE音频输入接口，一个耳机输出接口；11)扩展GPRS和CDMA专用接口；12)5个按键。

基于ARM9的智能家居网关的设计摘要:随着3G通信技术的发展和物联网时代的来临,智能家居的发展迎来了全新的机遇。

本文提出了一种基于ARM9的嵌入式智能家居网关的解决方案,以满足智能家居系统的个性化需求,解决家居空间物理世界与数字世界信息融合问题,具有一定的实践指导意义和广泛的应用前景。

关键词:智能家居网关ARM9 ZigBee 数据融合智能家居的开发与建设是物联网产业的一个重要组成部分,随着3G网络的普及和无线传感器网络在家居空间的应用,使得家居环境中信息共享、环境感知逐渐成为现实。

智能家居系统的核心设备是智能家居网关,通过它可实现智能家居系统的信息采集、集中控制、远程控制、联动控制等功能。

基于此本文研究提出了一种融合GPRS/3G 技术和ZigBee技术的嵌入式智能家居网关设计方案。

1 智能家居系统的整体设计方案本文设计的智能家居系统由家庭内部网、智能家居网关和远程接入网三部分构成。

用户可通过家居系统随时了解室内的温感、烟感等环境参数并对家居设备控制,通过安防系统实时监控家庭安全和智能预警等。

家庭内部网络主要包括家居系统、安防系统、影音系统和资源共享等功能子系统。

家庭内部网的构建采用具有低功耗、低成本、容量大、安全性高、抗干扰性能强的ZigBee技术。

ZigBee节点具有自动组网的能力,无需人工干预,网络节点能够感知其他节点的存在,节点发生故障时,网络能够自我修复,并对网络拓扑结构进行相应地调整保证整个系统仍然能正常工作。

本文采用TI_CC2430芯片作为家庭内部网的通信方案。

ZigBee网络的子节点可以是温、湿度和光照等采集传感器,也可以是可控制自动窗帘、室内照明和门禁等执行设备。

智能家居系统的“大脑”是智能家居网关,它既要具有数据信息采集功能,又需要具有数据分析处理的能力,实现对家庭网络设备的智能化统一管理。

网关也是家庭内部网和Internet的唯一网络设备,是家庭内部网和远程接入网的连接桥梁。

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基于ARM9的嵌入式无线智能家居网关设计
作者：满莎,杨恢先,彭友,王绪四
来源：《计算机应用》2010年第09期
摘要:针对传统智能家居系统中多种无线通信技术之间互联的困扰,设计了一个新的两种无线通信技术直连的智能家居网关。

该网关以ARM920T嵌入式处理器S3C2440A为核心,ARM Linux为实时操作系统,采用新兴的Zigbee与融合的通信技术,以满足家庭远程监控、家庭安防和家电控制的个性化需求。

在ARM9处理器上构建嵌入式Web服务器,通过扩展
模块与Zigbee模块实现家庭内部无线网络的建立以及与Internet的连接,并给出了硬件组成结构和软件实现流程。

实验结果表明,该网关在丢包率与时间响应方面优于有线网关和—蓝牙网关,适合在智能家居系统中应用。

关键词服务器;智能家居。

基于ARM的无线智能家居管理系统设计摘要：从人类发明计算机的那一时刻，信息技术的发展就在不断地飞跃，直到21世纪信息技术几乎普及到了每一个人的身上。

生活水平不断提高的同时，人们对生活质量的追求也不断提高。

智能家居在现代生活中的地位自然更加受人青睐。

通过介绍一款基于S3C2440为核心的ARM9中央处理器所实现的嵌入式智能家居管理系统的搭建。

该系统主要是基于开源操作系统linux上实现的。

为了更好地进行远程监控，我们自己也设计了一个嵌入式的Web接口，用户可以通过互联网，对家里进行远程监控。

对于室内环境的设计，主要是基于一个开发板上的各种传感器的处理来完成的。

在开发板上，主要通过用Zigbee和GPRS建立的无线模块和ARM9处理器进行无线连接处理，从而实现了对每一个家电的智能化管理和控制。

这样的智能化管理可以对家里各种电器智能化管理，延长家电使用寿命，节能与环保也是实验的关键，也是未来智能家居发展的大方向。

关键字：智能家居；ARM9；远程监控；ZigbeeDesign of Wireless Smart Home System Based on ARMPAN Wenxiang(Zhejiang University of Technology Information College, Hangzhou 310023) Abstract:From the moment the human invention of the computer, the development of information technology in constantly leap. Until the 21st century, information technology spread to almost everyone's body.Rising living standards, while the quality of life also has constantly pursued. Smart House in modern life more favored by the people naturally. By introducing a build based on ARM9 S3C2440 as the core to achieve the central processor embedded intelligent smart house management system.The system is realized on the open source operating system which is called Linux. In order to perform remote monitoring, we also designed an embedded Web Interface. Users can conveniently remote monitor via the Internet. For the design of the indoor environment, we are primarily based on a development board to complete the processing of various sensors. On the development board, mainly handled through wireless connection established with Zigbee and GPRS wireless module and our ARM9 processor. On this way, it can extend the life of appliances. There is also the key to energy conservation and environmental protection lies in our experiment and also the future direction of development of smart house.Keywords: smart house; ARM9 ;Remote Monitoring ; Zigbee1引言：“智能家居进入寻常百姓家，让老百姓都能拥有智能家居”。

基于ARM9的无线智能家居控制系统设计摘要研究设计了一套基于ARM9的嵌入式无线智能家居控制系统,本系统以高性能ARM9微处理器为核心,并结合ZigBee技术、GPRS通信网络、传感技术构成无线智能家居综合网络控制系统,实现对家居电器进行本地和远程两种方式的无线监控。

关键词智能家居;嵌入式系统;ZigBee通信;GPRS0 引言智能家居(Smart Home)是利用计算机技术、网络通信技术、综合布线技术和传感技术等,依照人体工程学原理,将家居生活中的各类电子设备有机的结合在一起,通过网络化综合智能控制和管理的一种嵌入式系统。

电子、通信、传感和网络技术的不断发展和人们生活质量的提高,家居生活中的电子产品不但种类越来越多,功能更加完善,应用更加普遍,而且越来越智能化,最普遍的家居生活电子产品种类达数百种,实现对如此之多的家居电子产品的综合控制是智能家居发展的必然趋势。

文中提出的基于ARM9的无线智能家居控制系统,以ARM9微处理器为核心 ,结合ZigBee和GPRS 通信技术,根据实际需要实现对家居电子设备进行本地和远程两种方式的无线控制,本地控制是指在本地通过互联网将控制指令传输给控制系统来实现各种家居电器的监控,远程控制是指用计算机网络或手机短信将控制指令传输给控制系统实现对各种家居电器的远距离监控,这两种控制方式的结合将给我们的工作和生活带来极大的便捷,是未来智能化家居生活发展的必然趋势。

1 无线智能家居控制系统总体结构及功能文中提出的基于ARM9的无线智能家居控制系统主要包括ARM9核心控制模块,无线通信模块、LCD触摸屏模块和家居电器,另外还有传感检测,语音报警和电源等模块。

系统总体结构模型图如图1所示。

其中ARM是整个系统的控制核心,通过GPRS和ZigBee无线通信网络收发控制指令实现对家居电器进行综合监控,同时提供防火墙的功能,阻止外界对家庭内部设备的非法访问和攻击。

无线通信模块分为本地和远程两部分,本地通信主要通过新型的ZigBee无线通信技术实现系统与家居电器的通信,达到对其控制;远程通信是利用手机通过GPRS通信网络或利用计算机通过互联网实现人与控制系统的通信,进而达到对家居电器的远程监控。