發(fā)布時(shí)間：2017-07-26 10:38

  本文關(guān)鍵詞：面向智能家居控制系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： Zynq7020 ZigBee 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) Android Web

【摘要】：智能家居控制系統(tǒng)是整個(gè)智能家居系統(tǒng)中最核心的部分,控制著所有家居設(shè)備與用戶的通信,智能家居的穩(wěn)定運(yùn)行和家居設(shè)備的管理均依賴于此。目前,智能家居控制系統(tǒng)一般采用傳統(tǒng)的軟硬件獨(dú)立開發(fā)的設(shè)計(jì)方法,無法適應(yīng)日新月異的需求。為了更好的適應(yīng)智能家居需求,論文提出了一種新的解決方案,即采用具有硬件可擴(kuò)展的高性能處理芯片Zynq7020和軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)。論文首先分析了智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和功能需求,結(jié)合嵌入式技術(shù),提出了智能家居控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及軟硬件設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)主要由系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)、家庭網(wǎng)關(guān)和用戶監(jiān)測中心三部分構(gòu)成。系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)由Zig Bee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和Zig Bee終端節(jié)點(diǎn)組成,以協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)為中心構(gòu)成一個(gè)星型網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫濕度采集、多個(gè)照明燈具和窗簾控制。節(jié)點(diǎn)控制芯片采用低功耗CC2530處理器,搭載支持大型網(wǎng)絡(luò)的Zig Bee2007 Pro協(xié)議棧。論文實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)的硬件電路和Zig Bee組網(wǎng),并設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)控制程序,進(jìn)行了協(xié)議棧移植。家庭網(wǎng)關(guān)以Zynq7020處理器為核心,輔以視頻采集模塊和網(wǎng)頁服務(wù)器構(gòu)成,通過以太網(wǎng)與用戶監(jiān)測中心實(shí)現(xiàn)信息交互,通過串口與Zig Bee網(wǎng)絡(luò)部分通信,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、傳輸和存儲(chǔ)�；赯ynq7020芯片的硬件構(gòu)成,論文詳細(xì)闡述了以軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)基于FPGA的UART控制器與基于ARM Cortex-A9的串口控制程序,并在Cortex-A9上成功移植了Android系統(tǒng),搭建了Web服務(wù)器和視頻編碼器。最后,基于Web網(wǎng)頁設(shè)計(jì)了用戶監(jiān)測中心,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄系統(tǒng)并對家居設(shè)備進(jìn)行控制。經(jīng)過系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、家庭網(wǎng)關(guān)以及用戶監(jiān)測中心設(shè)計(jì)等過程,本文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的智能家居控制系統(tǒng)并對其進(jìn)行了測試。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法縮短了開發(fā)周期,應(yīng)用軟件移植方便,硬件資源可擴(kuò)展且實(shí)時(shí)性較高,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：Zynq7020 ZigBee 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) Android Web
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU855;TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 課題的研究背景及意義12
• 1.2 智能家居控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀12-15
• 1.3 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)勢15-16
• 1.4 本文的主要工作和章節(jié)安排16-19
• 第二章 智能家居控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案19-27
• 2.1 系統(tǒng)功能需求與整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-22
• 2.1.1 系統(tǒng)的功能需求19-20
• 2.1.2 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)20-22
• 2.2 系統(tǒng)軟硬件的劃分22-27
• 2.2.1 系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)23-25
• 2.2.2 系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)25-27
• 第三章 智能家居控制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)27-48
• 3.1 控制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)組成27-28
• 3.2 節(jié)點(diǎn)的硬件實(shí)現(xiàn)28-31
• 3.2.1 CC2530 硬件電路28-29
• 3.2.2 溫濕度傳感器硬件29
• 3.2.3 LED照明硬件29
• 3.2.4 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路29-30
• 3.2.5 電源轉(zhuǎn)換電路30-31
• 3.2.6 ZigBee節(jié)點(diǎn)硬件低功耗設(shè)計(jì)31
• 3.3 控制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)31-38
• 3.3.1 溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)程序32-35
• 3.3.2 電動(dòng)窗簾節(jié)點(diǎn)程序35-36
• 3.3.3 照明節(jié)點(diǎn)程序36
• 3.3.4 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)程序36-38
• 3.4 節(jié)點(diǎn)控制命令設(shè)計(jì)38-39
• 3.5 Zstack協(xié)議棧移植39-48
• 3.5.1 ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)39-40
• 3.5.2 Zstack協(xié)議棧40-42
• 3.5.3 Zstack移植42-48
• 第四章 基于Zynq的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)48-59
• 4.1 基于Zynq的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)步驟48-51
• 4.2 uartlite IP核設(shè)計(jì)與測試51-59
• 4.2.1 uartlite IP核的設(shè)計(jì)52-56
• 4.2.2 uartlite IP核的測試56-59
• 第五章Android系統(tǒng)移植及應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)59-88
• 5.1 Android系統(tǒng)定制及設(shè)計(jì)59-68
• 5.1.1 Zynq中Android系統(tǒng)的啟動(dòng)步驟62-63
• 5.1.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建63
• 5.1.3 u-boot移植63-64
• 5.1.4 啟動(dòng)文件的建立64-65
• 5.1.5 內(nèi)核鏡像的生成65
• 5.1.6 ramdisk鏡像文件的制作65-68
• 5.2 Android系統(tǒng)設(shè)備樹文件68-70
• 5.2.1 設(shè)備樹文件68-69
• 5.2.2 設(shè)備樹文件的設(shè)計(jì)69-70
• 5.3 FPGA部分uartlite IP核驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)70-74
• 5.3.1 uartlite驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu)70-71
• 5.3.2 uartlite驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)71-74
• 5.4 Web服務(wù)器的構(gòu)建74-77
• 5.4.1 Boa服務(wù)器與CGI的交互74-75
• 5.4.2 Boa服務(wù)器的移植與測試75-77
• 5.5 嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的移植與搭建77-81
• 5.5.1 嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的工作原理77-79
• 5.5.2 視頻編碼器mjpg-streamer的移植79-80
• 5.5.3 mjpg-streamer的測試80-81
• 5.6 用戶監(jiān)測中心設(shè)計(jì)81-88
• 5.6.1 Web網(wǎng)頁的程序設(shè)計(jì)81-86
• 5.6.2 智能家居控制系統(tǒng)的測試86-88
• 第六章總結(jié)與展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-93
• 致謝93-94
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文94

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