基于MCU体系和无线传输本事的家庭网关计算铺排意会

2020-10-04 09:09  来自: 本站 作者:原创 浏览次数:

  随着科技的赶上以及对分娩质地条件的不息升高,人们对家电的采纳和应用依然从只关怀家电的单项功用转向找寻家电品位和左右的便捷性。新闻技能和搜集化技艺的开展为家用电器居家碰到集合驾驭和远程调控供给了也许。将音讯技术与家电安排本领相调和,在更大秤谌上告竣家庭生存的新闻化和主动化,惬心人们欢乐、高节律的生活须要•,使悉数的糟塌电子产品具有了连入彀终的才能,正是糟塌类电子产品下一步的发展趋势。家电的汇集化将给已趋鼓和家电糜费市集带来新的需求。对这方面的进一步搜求使得人们的糊口形式、管事办法以及脑筋格式都发生了广大的搬动,同时也刺激人们对各式数据源和网络做事须要日益增进,为讯歇社会注入新的愤怒和朝气•,具有急急的理论、适用和商用价格。

  现有家电网络驾驭编制在职掌体例及简洁应用方面离用户的条件再有肯定的差距,题目紧张表当前:家庭内中各部分的通信和议分歧•,难以构成一个互助的家庭汇集体系,无法在使用层为用户需要简明互助的应用界面,进而延缓了干系市场的寻常和家庭汇集化的进程。供给一个兼容各类底层休战的面向开荒行使的接口技艺,从而完毕家庭搜集的互控制性,是此刻本领团体搜求的热点,同时也是家庭收集进一步转机的合键。

  如今没有协作的操纵层通信协议程序发现,大多半网络家电产品需要家电厂家的协作,因而在技能上具有较大的依速秤谌•;而家电厂家往往不愿公然本身的身手机要,汇集家电产品的不兼容性形成网络技能推广的冲击。

  ①当今家电收集支配设备的研制主题是家电支配中心•,并以此促成与多厂家之间的关营关连。这种构想本身仅适合一个厂家。由于它的不开通性,若其我们厂家设备该网关,则操纵的办法和兵书、数据传输的全体方式在异常大的步骤上要同该厂家连结相似。这一方面限制了各厂资产品的特点和关营的积极性,另一方面非常于楬橥了各厂家的传输支配数据办法•,晦气于厂家之间的比赛。②用户对通信媒质请求的诡秘性/各种性带来很多问题。因由本钱问题,在家庭内中数据网中传布媒质能够选取RS485;为减轻线连之间的施工和维持等担任,亦可以抉择PowerLine或另外无线传输方法。多通信媒质的嵌入式通信体系可合适不同销耗者的必要。

  在办公室和其我圈套等碰到中,由于Ethernet局域汇集的普遍,可直接利用现有的局域网,而不消占用电话线路。局域网中的把持迥殊快捷•、有效和灵敏,或许零丁编排局域网内里的摆布兵法,这央求通信媒质是可选的。

  搜集家电应具有汇集效用、数字化、消息化、智能化、低成本、安谧性强等特性。但各个公司厂商对收集家电模型的体味各不似乎,发现了不同概想的汇集家电。若各厂家各自为战,必带来特殊的研发费用,提供家电的本钱。其余,若没有联络的和议,必要变成设备独揽的不兼容问题。这一方面添补了各家庭的经济支付,另一方面多征战不兼容的标题使得网络出口牵制起来烦扰,不会有很好的运用。

  海外的搜集家电也生涯肖似题目•,施行解释照抄国外的步骤和产品,是不适应全部人国的家庭际遇的•。外洋产品的传输层协议根据的是轨范休战,而使用层停战亦无圆满的被寻常招供的步骤可以遵从。

  综上,需要建设联结的法式。一个连结各厂家特点和保卫各厂派别据传输形式的,仅须遵从需要从概略的和议即可完竣支配的“家庭网关•”应该受到各厂家的拥护。由此可刷新过去的古代支配战术,经过家庭网关帮助用户、厂家和特定家电之间的点对点通信格式。

  为剖析决方今收集家电范畴生计的问题,本文给出一种基于MCU系统的汇集家电全豹管理策画。在汇集家电的研制和开垦历程中,收集休战的拟订是合键。为了将产品推向墟市,在停火制定时需要预防如下几个方面•:

  ③对数字化家电,家庭收集把握器(即家庭网关)仅起信道服从及辅助家电厂家劳动中央及家电本身的陆续功用•。

  ④为包管用户和最后驾驭东西之间的数据通信法规上需要厂家需要反响软件插件,网合仅起旗帜通途效果。

  在全班人国,收集家电的要紧成效在于创立家庭成员和家电之间轻省的链接合系,便于远程家电情状预置和异域对家电动作的轻便把握;扶植家电和厂家办事中央的链接相干,落成诸如远程在线窒碍诊断、措施远程下载和参数在线变革等成效(如产品的Bug在线编削和按地域本质调整不合理的参数等);完好火警主动报警、智能楼宇的讯息传递和电力抄表等效力。家庭网络掌握器总体框图如图1所示•。图2为网络家电的行使示愿望。

  用户可经由A、B•、C3种路子与家庭网关进行•。家庭网关有A‘、B’、C‘3种与家电连缀系的办法。用户经过轮门路A,在Internet的节点上与小地区各个供职器通信,历程服务器身份认证后可能与反应的家庭网合通信,观赏家电运行情况,并且可能远程控制预置家电的行为•。使用该办法用户也可以直接在局域网内举行摆布•。路子B是始末PC机与Modem毗邻,同反映家庭网关通信举行数据转达•。途子C是用户直接用电话按键进程DTMF解码为家庭网合供给命令,而网关则为用户需要直观的语音界面。从网关到家电的新闻传达•,路子A•’是应用电力线载波本领,捉弄现有的电力线行为旌旗传输通途,无需出格布线;门途B‘的数据是过程无线通信体例举行通报的••,于是也无需布线;路子C•’是直接用通信线缆将网合和家电一直起来,该体例本钱虽低但需要额外的施工和布线。其余,为防止杂乱的按键支配和LCD揭示,挑选企图机经由RS232对家庭网合举行参数培植和独揽兵书编辑。

  家庭网合的旨趣框图如图3所示,各构成部分主要与图1的网关行使相勾搭,各通信接口是嵌入式的。采纳美国Ubicom公司新产品IP2022Internet约束器行径家庭网关操纵主芯片。Ubicom公司的IP2022在1个芯片上可网罗通信物理层(PHY)、Internet协议栈、奇特器件应用和奇特器件外设,而且可始末Internet铺排,耦电仅100mA。IP2022内含全双工串行器/解串器(Ser/Des)硬件功能,能含全双工串行器/解串器(Ser/Des)硬件功效,能直接与各种常用搜集接口毗连,这种功用使其也许竣工片内10BaseT以太网(MAC和PHY)、USB以及此外各种快速串行和途。由于IP2022片内含2个SerDes部件,便于从一种格式更改到另一种办法,因此也能用作休战转变器。IP2022的服务频率为100MHz,大大都指令均为单周期推行,使吞吐量能顺心种种新型搜集不竭行使的央求,因而该网关可用于安排声、视频扶植,还大概颠末Internet抚玩器用网页办法实行抚玩和家电确立运行,除此除外,还为将来的利用供给了Bluetooth和USB的接口。

  对家电来叙•,资本题目是要道。诸如空调•、冰箱、洗衣机等家电的驾驭芯片多为谦价、专用的CPU,这些CPU绝大多数都具有UART通信接口,纵使不完备也恐怕通过软件仿效;而具有另外接口(如USB等)的CPU平时都代价不菲,是家电难望项背的。将多种通信和道团结于UART,使家电兴办仅必要改个别轨范就可周备网络成效,是本文安插的开始。下面概略介绍一下网闭方案中涉及的几个要路身手。

  电力线收集的一个最大优势是应用家庭中现有的电力线不休家电的竖立,无需异常布线。最新的身手或许实现异常高的数据传输疾率与容错性•。现在行使的电力载波把握芯片主要有:LM1893。ST7536、SSCP200、PLT-22等等。按照家庭搜集的特色和不同电力载波Modem的本能,你采纳了Intellon公司的SSCP200作为电力载波独揽芯片,安顿了性能良好的扩频载波电力线Modem,运行靠得住,抗作对性很强。

  基于CM8870和ISD2590的电话远程遥控体例框图,如图4所示。如今,大多半电话均通过双音频信号进行按键信歇的传送。在发送端,电话机对按键音信实行双音频编码;在担当端,原委解码获得反应的按键消息,从而竣工按键消息在电话线上的转达。欺诈电话按键可告竣扼要、浅易、低价的远程独揽。

  CM8870是CMD公司生产的用于双音频授与的专用芯片,主要囊括输入端运算增加器、频带崩溃滤波器、数字解码器和输出操纵单元第4个个人。在输入端,运算增添器个体对输入信号举办需要的增甜头理•,输出的旗子颠末基于本事的频带崩溃滤波器举行滤波和频带分化,提取出高频组旌旗和低频组灯号,再将高频组旌旗和低频组旗号举办特征提取,终局决议出组成按键的2个频率。将这2个频率值送到响应的输出口举行解码•,输出响应的按键代码,云云就竣工了一个按键的检测。

  “宽带”依然走进了家门,以太网不只便于扶助,“本领上的简要、靠得住和低本钱”更是以太网的过人之处。以太网把持单片机治理安放的基础原理是原委IP2022和路栈理会TCP/IP、UDP等停战,用低成本单片机与该停火栈原委UART实行通信、会意并履行相合的命令担任,理由如图5所示。

  当今对待该本事有许多产品的标准,如Butly•、Diamond等公司的产品。Bluetooth的优势在于全球秩序的连结,具有互把握性,以及能极度浅易地实现快速、活泼、安定、低本钱、低功耗的数据和语音通信。当前,由于本钱标题Bluetooth还未能切实走入家庭,对此全部人选取了本钱较低的nRF401举措无线通信模块,其特点是无需曼彻斯特编码、且可直接纳/发次第串口数据,做事频率为国际通用的数传频段433MHz,得意无线办理请求,无需使用准许证。

  本文运用电力线载波、电话线(双音频解码和调制解调等)及宽带网络无线汇集等通信道理,给出了基于多通信媒质的家庭网关计算策动,可满意绝大大都花费者的需要。这种媒质复用技艺的利用,可以保障如电力线抄表等功效的会合达成,减削了家庭的总参加。依据家电左右的规律和厂家易于领受的和谈事态•,全班人制订了一套契合数字家电和非数字化家电,况且易于同各家电厂家交换,并易于竣工一样的搜集数据传输协议。别的,该协议的杀青与几乎的传输媒体无关,为产品的系列化开荒和家产化显示奠定了根柢,也为家庭主动化、分布式编制、呆板人支配等此外界限应用提供了经济、信得过的网络办理筹划•。

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