適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備及其使用方法，包括：處理器模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊、顯示模塊、Flash模塊以及電源模塊，處理器模塊用于信息處理和其他模塊的運(yùn)行控制；以太網(wǎng)模塊，用于實現(xiàn)與家庭外部網(wǎng)絡(luò)的信息交換；ZigBee模塊，用于實現(xiàn)與家庭內(nèi)部傳感器、智能插座的信息交換；顯示模塊，用于顯示家庭實時狀態(tài)數(shù)據(jù)與戶內(nèi)外傳輸信息；Flash模塊，用于存儲數(shù)據(jù)；電源模塊，為網(wǎng)關(guān)內(nèi)部各個模塊提供正常工作電壓。本發(fā)明整個系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，移植了UIP開源協(xié)議棧，并運(yùn)行web服務(wù)器應(yīng)用程序，用戶僅需用瀏覽器登陸即可在網(wǎng)頁上查看家庭實時狀態(tài)信息、控制家用電器運(yùn)行狀態(tài)。
【專利說明】
適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子通信設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能家居系統(tǒng)是一種以家庭住宅為平臺，以提高人們生活舒適度、節(jié)能減排為目的，以遠(yuǎn)程控制家用電器運(yùn)行狀態(tài)和實時監(jiān)測家庭環(huán)境質(zhì)量為手段，集嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的綜合技術(shù)手段。
[0003]智能網(wǎng)關(guān)是智能家居系統(tǒng)的核心，用于接收和存儲家庭內(nèi)部各種傳感器傳來的數(shù)據(jù)、控制與家用電器連接的智能插座、顯示家庭實時狀態(tài)數(shù)據(jù)和接收用戶操作指令并執(zhí)行。智能家居系統(tǒng)內(nèi)部一般采用ZigBee、紅外等無線通信技術(shù)傳輸信息，采用光纖、雙絞線等有線方式接入運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)或小區(qū)路由器，因此智能網(wǎng)關(guān)也是連接家庭網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的一個樞紐裝置，它的實現(xiàn)手段直接影響了整個智能家居系統(tǒng)架構(gòu)和用戶使用舒適度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備及其使用方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明提供的適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，包括:處理器模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊、顯示模塊以及Flash模塊；
[0006]處理器模塊，用于實現(xiàn)信息處理，并控制以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊、顯示模塊、Flash模塊的運(yùn)行；
[0007]以太網(wǎng)模塊，用于實現(xiàn)與家庭外部網(wǎng)絡(luò)的信息交換；
[0008]ZigBee模塊，用于實現(xiàn)與家庭內(nèi)部傳感器、智能插座的信息交換；
[0009]顯示模塊，用于顯示家庭實時狀態(tài)數(shù)據(jù)和戶內(nèi)外傳輸信息；
[0010]Flash模塊，用于存儲數(shù)據(jù)。
[0011]優(yōu)選地，還包括電源模塊，用于為網(wǎng)關(guān)內(nèi)部各個模塊提供所需的工作電壓。
[0012]優(yōu)選地，所述電源模塊提供的電壓包括:+5V和+3.3V。
[0013]優(yōu)選地，所述處理器模塊為ARM處理器，所述ARM處理器模塊與ZigBee模塊采用UART接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0014]優(yōu)選地，所述以太網(wǎng)模塊為DM9000，所述DM9000以太網(wǎng)模塊與ARM處理器采用并口接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0015]優(yōu)選地，所述以太網(wǎng)模塊移植有UIP開源協(xié)議棧，能夠運(yùn)行web服務(wù)器的應(yīng)用程序，并通過ZigBee模塊和多個智能插座相連。
[0016]優(yōu)選地，采用B/S架構(gòu)，提供網(wǎng)絡(luò)實時查詢頁面，所述頁面上能夠顯示家庭電器設(shè)備的實時運(yùn)行狀態(tài)信息。
[0017]根據(jù)本發(fā)明提供的適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備的使用方法，包括如下步驟:
[0018]步驟1:ARM處理器模塊初始化，完成時鐘、I/O口、中斷初始化；
[0019]步驟2:ZigBee模塊初始化，作為ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)建立戶內(nèi)ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)，并對加入網(wǎng)絡(luò)的智能插座進(jìn)行地址分配、信息驗證處理；
[0020]步驟3: IXD顯示模塊初始化，顯示網(wǎng)關(guān)初始化過程的相關(guān)信息；
[0021 ]步驟4: DM9000以太網(wǎng)模塊初始化，完成包括MAC地址、IP地址、UIP協(xié)議的初始化；
[0022]步驟5: ARM處理器模塊運(yùn)行web服務(wù)器，監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；
[0023]步驟6:用戶通過瀏覽器與智能網(wǎng)關(guān)web服務(wù)器建立連接后，發(fā)送查詢或控制指令，ARM處理器模塊對該指令進(jìn)行驗證與解析，并以指定格式將指令通過UART接口發(fā)送給ZigBee 模塊；
[0024]步驟7: ZigBee模塊接收UART接口傳來的指令后，作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)點(diǎn)將該指令發(fā)送給智能插座;并通過UART接口將智能插座發(fā)送來的信息反饋至ARM處理器模塊；
[0025]步驟8:ARM處理器模塊在UART接口接收到信息后，進(jìn)入UART中斷程序，對該信息進(jìn)行解析與驗證后，對緩沖區(qū)和標(biāo)志位變量進(jìn)行賦值，web服務(wù)器以HTTP協(xié)議格式將信息返回給用戶瀏覽器。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0027]本發(fā)明提供的適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備的嵌入式網(wǎng)關(guān)移植了UIP開源協(xié)議棧，并運(yùn)行web服務(wù)器應(yīng)用程序，用戶僅需要一個嵌入式網(wǎng)關(guān)和幾個智能插座就能構(gòu)建一個簡單的智能家居系統(tǒng)，在PC端用瀏覽器登陸即可在網(wǎng)頁上查看家庭實時狀態(tài)信息，使用方便，成本低廉。
【附圖說明】
[0028]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0029]圖1為智能網(wǎng)關(guān)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0031]根據(jù)本發(fā)明提供的適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，包括:處理器模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊、顯示模塊以及Flash模塊；
[0032]處理器模塊，用于信息處理和其他模塊的運(yùn)行控制；
[0033]以太網(wǎng)模塊，用于實現(xiàn)與家庭外部網(wǎng)絡(luò)的信息交換；
[0034]ZigBee模塊，用于實現(xiàn)與家庭內(nèi)部傳感器、智能插座的信息交換；
[0035]顯示模塊，用于顯示家庭實時狀態(tài)數(shù)據(jù)與戶內(nèi)外傳輸信息；
[0036]Flash模塊，用于存儲數(shù)據(jù)。
[0037]所述適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，還包括電源模塊，用于為網(wǎng)關(guān)內(nèi)部各個模塊提供所需的工作電壓。
[0038]所述電源模塊提供的電壓包括:+5V和+3.3V。
[0039]所述處理器模塊為ARM處理器，所述ARM處理器模塊與ZigBee模塊采用UART接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0040]所述以太網(wǎng)模塊為DM9000，所述DM9000以太網(wǎng)模塊與ARM處理器采用并口接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0041]所述以太網(wǎng)模塊移植有UIP開源協(xié)議棧，能夠運(yùn)行web服務(wù)器應(yīng)用程序，并通過ZigBee模塊和多個智能插座相連。
[0042]所述適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備采用B/S架構(gòu)，用戶僅需用瀏覽器登陸即可在網(wǎng)頁上查看家庭實時狀態(tài)信息、控制家用電器運(yùn)行狀態(tài)。
[0043]如圖1所示，包括ARM處理器模塊、DM9000以太網(wǎng)模塊、Zi gBee模塊、LCD顯示模塊、Flash模塊以及電源模塊；
[0044]ARM處理器模塊，用于信息處理和其余模塊的運(yùn)行控制；
[0045]DM9000以太網(wǎng)模塊，用于實現(xiàn)與家庭外部網(wǎng)絡(luò)的信息交換；
[0046]ZigBee模塊，用于實現(xiàn)與家庭內(nèi)部傳感器、智能插座的信息交換；
[0047]IXD顯示模塊，用于顯示家庭實時狀態(tài)數(shù)據(jù)與戶內(nèi)外傳輸信息；
[0048]Flash模塊，用于存儲數(shù)據(jù)；
[0049]電源模塊，為網(wǎng)關(guān)內(nèi)部各個模塊提供正常工作電壓。
[0050]所述ARM處理器模塊與DM9000以太網(wǎng)模塊采用并口接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0051 ]所述ARM處理器模塊與ZigBee模塊采用UART接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0052]所述ARM處理器模塊與IXD顯示模塊采用并口接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0053]所述電源模塊主要提供+5V和+3.3V兩種電壓，分別為其余模塊提供正常工作所需電壓。
[0054]通過移植了UIP開源協(xié)議棧，并運(yùn)行web服務(wù)器應(yīng)用程序，用戶僅需要一個智能網(wǎng)關(guān)和幾個智能插座就能構(gòu)建一個簡單的智能家居系統(tǒng)。整個系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，用戶僅需用瀏覽器登陸即可在網(wǎng)頁上查看家庭實時狀態(tài)信息、控制家用電器運(yùn)行狀態(tài)。
[0055]本實施例的智能網(wǎng)關(guān)運(yùn)行步驟如下所示:
[0056]步驟I:智能網(wǎng)關(guān)通電，電源模塊為其他模塊提供正常工作所需電壓；
[0057]步驟2:ARM處理器模塊初始化，完成時鐘、I/O口、中斷等初始化；
[0058]步驟3= ZigBee模塊初始化，作為ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)建立戶內(nèi)ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)，并對加入網(wǎng)絡(luò)的智能插座進(jìn)行地址分配、信息驗證等處理；
[0059]步驟4: IXD顯示模塊初始化，顯示網(wǎng)關(guān)初始化過程相關(guān)信息；
[0060]步驟5:啟動Flash模塊和電源模塊；
[0061 ] 步驟6: DM9000以太網(wǎng)模塊初始化，完成包括MAC地址、IP地址、UIP協(xié)議等在內(nèi)的初始化過程；
[0062]步驟7: ARM處理器模塊運(yùn)行web服務(wù)器應(yīng)用程序，監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；
[0063]步驟8:用戶通過瀏覽器與智能網(wǎng)關(guān)web服務(wù)器應(yīng)用程序建立連接后，發(fā)送查詢或控制指令，ARM處理器模塊對該指令進(jìn)行驗證與解析，并以指定格式將指令通過UART接口發(fā)送給ZigBee模塊；
[0064]步驟9: ZigBee模塊接收UART接口傳來的信息后，作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)點(diǎn)將該指令信息發(fā)送給智能插座；
[0065]步驟10:ZigBee模塊接收智能插座發(fā)送來的信息后，通過UART接口發(fā)送給ARM處理器模塊；
[0066]步驟11:ARM處理器模塊在UART接口接收到信息后，進(jìn)入UART中斷程序，對該信息進(jìn)行解析與驗證后，對緩沖區(qū)和標(biāo)志位變量進(jìn)行賦值，web服務(wù)器應(yīng)用程序以HTTP協(xié)議格式將信息返回給用戶瀏覽器。
[0067]以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。
【主權(quán)項】
1.一種適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于，包括:處理器模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊、顯示模塊以及Flash模塊； 處理器模塊，用于實現(xiàn)信息處理，并控制以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊、顯示模塊、Flash模塊的運(yùn)行； 以太網(wǎng)模塊，用于實現(xiàn)與家庭外部網(wǎng)絡(luò)的信息交換； ZigBee模塊，用于實現(xiàn)與家庭內(nèi)部傳感器、智能插座的信息交換； 顯示模塊，用于顯示家庭實時狀態(tài)數(shù)據(jù)和戶內(nèi)外傳輸信息； Flash模塊，用于存儲數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于，還包括電源模塊，用于為網(wǎng)關(guān)內(nèi)部各個模塊提供所需的工作電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述電源模塊提供的電壓包括:+5V和+3.3V。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述處理器模塊為ARM處理器，所述ARM處理器模塊與ZigBee模塊采用UART接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述以太網(wǎng)模塊為DM9000，所述DM9000以太網(wǎng)模塊與ARM處理器采用并口接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述以太網(wǎng)模塊移植有UIP開源協(xié)議棧，能夠運(yùn)行web服務(wù)器的應(yīng)用程序，并通過ZigBee模塊和多個智能插座相連。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于，采用B/S架構(gòu)，提供網(wǎng)絡(luò)實時查詢頁面，所述頁面上能夠顯示家庭電器設(shè)備的實時運(yùn)行狀態(tài)信息。8.—種適用于智能家居系統(tǒng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備的使用方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:ARM處理器模塊初始化，完成時鐘、I/O口、中斷初始化； 步驟2:ZigBee模塊初始化，作為ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)建立戶內(nèi)ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)，并對加入網(wǎng)絡(luò)的智能插座進(jìn)行地址分配、信息驗證處理； 步驟3: LCD顯示模塊初始化，顯示網(wǎng)關(guān)初始化過程的相關(guān)信息； 步驟4: DM9000以太網(wǎng)模塊初始化，完成包括MAC地址、IP地址、UIP協(xié)議的初始化； 步驟5: ARM處理器模塊運(yùn)行web服務(wù)器，監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)； 步驟6:用戶通過瀏覽器與智能網(wǎng)關(guān)web服務(wù)器建立連接后，發(fā)送查詢或控制指令，ARM處理器模塊對該指令進(jìn)行驗證與解析，并以指定格式將指令通過UART接口發(fā)送給ZigBee模塊； 步驟7: ZigBee模塊接收UART接口傳來的指令后，作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)點(diǎn)將該指令發(fā)送給智能插座;并通過UART接口將智能插座發(fā)送來的信息反饋至ARM處理器模塊； 步驟8: ARM處理器模塊在UART接口接收到信息后，進(jìn)入UART中斷程序，對該信息進(jìn)行解析與驗證后，對緩沖區(qū)和標(biāo)志位變量進(jìn)行賦值，web服務(wù)器以HTTP協(xié)議格式將信息返回給用戶瀏覽器。
【文檔編號】H04L12/66GK106027347SQ201610566298
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月18日
【發(fā)明人】王亮, 王志新
【申請人】上海交通大學(xué)