本文關(guān)鍵詞：基于433MHz射頻通信的智能家居系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

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【摘要】：智能家居是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn),智能家居綜合無(wú)線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等多種技術(shù)的先進(jìn)理念,為人們提供了舒適安全的生活環(huán)境。然而智能家居行業(yè)也存在諸多問(wèn)題,如行業(yè)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,未形成集中化控制的智能家居生態(tài)系統(tǒng),智能家居產(chǎn)品成本過(guò)高等。鑒于家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)成本敏感、低傳輸速率、近距離的通信和組網(wǎng)需求,本文提出了一種以433MHz射頻通信為基礎(chǔ)的,低成本、低復(fù)雜度、可擴(kuò)展的智能家居系統(tǒng)解決方案,并搭建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。用戶可以通過(guò)終端設(shè)備遠(yuǎn)程訪問(wèn)智能網(wǎng)關(guān),登陸嵌入式Web服務(wù)器的智能家居系統(tǒng)管理平臺(tái),發(fā)送家電控制命令或查看家庭內(nèi)部狀態(tài),然后智能網(wǎng)關(guān)接收家電控制命令進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)化與處理,通過(guò)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(433MHz射頻網(wǎng)絡(luò))與家電設(shè)備交互。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)在433MHz射頻通信方面,研究433MHz射頻通信模塊CC1101的數(shù)據(jù)通信過(guò)程,設(shè)計(jì)基于RT Thread操作系統(tǒng)SPI驅(qū)動(dòng)框架的CC1101驅(qū)動(dòng)程序。(2)在智能網(wǎng)關(guān)方面,為了實(shí)現(xiàn)家電設(shè)備的集中控制與異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合,研究并設(shè)計(jì)一種以RT Thread嵌入式操作系統(tǒng)為軟件平臺(tái),以32位ARM芯片STM32F407為硬件平臺(tái)的智能網(wǎng)關(guān)。該智能網(wǎng)關(guān)搭載CC1101射頻通信模塊、以太網(wǎng)模塊等功能模塊,不僅實(shí)現(xiàn)了家電設(shè)備多種方式的智能控制,還起到了不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議間的相互轉(zhuǎn)化作用。(3)本文的重點(diǎn)是研究并設(shè)計(jì)一種以433MHz射頻通信模塊與RT Thread操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的433MHz射頻協(xié)議棧,該協(xié)議棧主要包含多線程通信模型、433MHz射頻節(jié)點(diǎn)模型與射頻通信幀定義、基于樹(shù)狀拓?fù)涞?33MHz射頻網(wǎng)絡(luò)自組建,其主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)433MHz射頻網(wǎng)絡(luò)相關(guān)功能與家電智能控制。協(xié)議棧整體采用內(nèi)核空間與用戶空間相分離的機(jī)制,兩者通過(guò)定義API接口函數(shù)通信,既保證了協(xié)議棧的安全性,又簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)。在應(yīng)用層方面,通過(guò)配置小型的TCP/IP協(xié)議棧LwIP搭建嵌入式Web服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)基于B/S構(gòu)架的智能家居系統(tǒng)。本文最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試,驗(yàn)證了家電設(shè)備控制與狀態(tài)上報(bào)、射頻網(wǎng)絡(luò)自組建、嵌入式Web服務(wù)器等功能,并提出了改進(jìn)與下一步工作任務(wù)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TU855;TN929.5;TP391.44

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