基于MCU体例和无线传输本领的家庭网关企图布置会意

2020-10-06 18:39  来自: 本站 作者:原创 浏览次数:

  随着科技的希望以及对分娩材料前提的一连进取,人们对家电的选择和独霸依然从只体贴家电的单项收效转向钻营家电品位和局部的便捷性。音信本领和汇集化技术的开展为家用电器居家情状纠集节制和远程调控提供了大概。将新闻技艺与家电节制技能相协和,在更大水平上竣工家庭糊口的音书化和自动化,称心人们舒服、高节律的糊口须要,使齐备的破费电子产品具有了连入网终的能力,正是虚耗类电子产品下一步的开展趋势。家电的汇集化将给已趋鼓和家电耗费市场带来新的必要。对这方面的进一步龃龉使得人们的生存式样、管事形式以及脑筋格局都发生了伟大的蜕变,同时也刺激人们对千般数据源和收集任职需要日益增长,为音讯社会注入新的朝气和朝气,具有告急的理论、实用和商用价钱。

  现有家电网络限制格局在掌握体制及方便摆布方面离用户的前提又有必然的差距,问题主要表目前:家庭里面各限定的通信应许分别,难以构成一个联合的家庭网络体系,无法在操纵层为用户提供容易同一的把持界面,进而延缓了干系商场的平常和家庭网络化的历程。供给一个兼容千般底层允诺的面向建筑安排的接口身手,从而竣工家庭网络的互操作性,是当前本事全体争吵的热点,同时也是家庭搜集进一步进步的枢纽•。

  如今没有团结的驾驭层通信承诺标准闪现,大大批汇集家电产品必要家电厂家的配关,因而在技能上具有较大的依速水准•;而家电厂家每每不愿竟然自己的技艺奇妙,网络家电产品的不兼容性变成汇集技术施行的妨害。

  ①而今家电搜集范围装备的研制中心是家电节制中心,并以此促成与多厂家之间的协作合连。这种构思本身仅关适一个厂家。由于它的不大开性,若其我们厂家配备该网合,则限制的系统和战术、数据传输的全面格式在相当大的步骤上要同该厂家纠合一致。这一方面限制了各厂物业品的特色和合作的主动性,另一方面异常于发表了各厂家的传输部分数据式样,晦气于厂家之间的竞争。②用户对通信媒质条目的分外性/千般性带来许多问题••。缘故本钱问题,在家庭内部数据网中撒播媒质恐怕弃取RS485•;为减轻线连之间的施工和协助等负责,亦大概取舍PowerLine或其余无线传输系统。多通信媒质的嵌入式通信格式可适当区别耗损者的需求。

  在办公室和其全班人机关等处境中,由于Ethernet局域搜集的通俗,可直接把持现有的局域网,而不消占用电话线途。局域网中的范围更加火速、有效和灵巧,或者单独编排局域网内部的节制战术,这条目通信媒质是可选的。

  汇集家电应具有收集功效、数字化、音书化、智能化、低成本、舒适性强等特点。但各个公司厂商对收集家电模型的领会各不好像,映现了分别概念的搜集家电。若各厂家各自为战,必带来极端的研发费用,提供家电的成本。其它,若没有团结的准许,必须酿成建立限定的不兼容题目。这一方面填充了各家庭的经济支付,另一方面多建立不兼容的标题使得网络出口处罚起来混乱,不会有很好的驾御。

  外洋的搜集家电也生活似乎问题,尝试声明照抄海外的标准和产品,是不适关所有人们国的家庭境况的。国外产品的传输层承诺从命的是法则赞同,而利用层愿意亦无完竣的被寻常供认的绳尺能够遵从•。

  综上,需要成立团结的准则•。一个纠合各厂家特点和守卫各厂宗派据传输格式的,仅须服从必需从干脆的答理即可解散局部的“家庭网关”应该受到各厂家的援手。由此可改变以前的传统部分策略,通过家庭网闭设置用户、厂家和特定家电之间的点对点通信体系•。

  为清爽决现在搜集家电鸿沟生涯的题目,本文给出一种基于MCU编制的网络家电细致管束安放。在网络家电的研制和配置历程中•,收集答应的制订是关键。为了将产品推向商场,在甘愿制订时需要详明如下几个方面:

  ③对数字化家电,家庭搜集限制器(即家庭网关)仅起信讲功效及帮助家电厂家效劳中心及家电自己的结合奏效。

  ④为保证用户和终末限制方针之间的数据通信提要上需要厂家提供呼应软件插件,网闭仅起旗帜通叙效能。

  在我国,搜集家电的关键劳绩在于建立家庭成员和家电之间大略的链接干系,便于远程家电景况预置和他乡对家电作为的单纯局部•;创立家电和厂家任职中间的链接干系,中断诸如远程在线窒息诊断、步骤远程下载和参数在线变化等功能(如产品的Bug在线窜改和按地域本性医疗不关理的参数等);完满火灾主动报警、智能楼宇的音问传递和电力抄表等奏效。家庭搜集部分器总体框图如图1所示。图2为收集家电的控制示希图。

  用户可通过A、B•、C3种门途与家庭网合举办。家庭网关有A‘、B’•、C‘3种与家电联贯系的体例。用户经历轮门径A,在Internet的节点上与小地区各个任职器通信,历程供职器身份认证后恐怕与相应的家庭网合通信,赏玩家电运行景遇•,并且或许远程限定预置家电的手脚。运用该体系用户也可以直接在局域网内举办范围。蹊径B是资历PC机与Modem联合,同反映家庭网合通信举办数据通报。路线C是用户直接用电话按键履历DTMF解码为家庭网关提供命令,而网关则为用户供应直观的语音界面。从网关到家电的音信转达,讲途A’是使用电力线载波武艺,哄骗现有的电力线手脚灯号传输通叙•,无需极端布线;道路B‘的数据是资历无线通信体系进行转达的,因而也无需布线•;门径C’是直接用通信线缆将网合和家电贯串起来,该体制本钱虽低但须要非常的施工和布线。别的,为克制夹杂的按键局限和LCD大白•,拔取阴谋机资历RS232对家庭网关举办参数设置和限制兵法编辑。

  家庭网关的意义框图如图3所示,各构成局限严浸与图1的网合摆布相连合,各通信接口是嵌入式的。采用美国Ubicom公司新产品IP2022Internet惩办器行动家庭网合控制主芯片。Ubicom公司的IP2022在1个芯片上可蕴藏通信物理层(PHY)、Internet赞同栈、希奇器件独霸和异常器件外设,况且可经过Internet开发,耦电仅100mA。IP2022内含全双工串行器/解串器(Ser/Des)硬件见效,能含全双工串行器/解串器(Ser/Des)硬件收获••,能直接与各类常用收集接口衔接,这种功劳使其或许完成片内10BaseT以太网(MAC和PHY)、USB以及其余各样速快串行应许。由于IP2022片内含2个SerDes部件,便于从一种系统改革到另一种形式,所以也能用作招呼蜕变器•。IP2022的工作频率为100MHz•,大多半指令均为单周期实行,使含混量能合意各样新型汇集团结驾御的条款,因而该网合可用于局部声•、视频配置,还恐怕始末Internet赏玩器用网页式样实行抚玩和家电设备运行,除此以外,还为另日的安排提供了Bluetooth和USB的接口。

  对家电来讲•,成本问题是要谈。诸如空调、冰箱、洗衣机等家电的范围芯片多为谦价、专用的CPU,这些CPU绝大大都都具有UART通信接口,即使不周备也或许履历软件模仿;而具有别的接口(如USB等)的CPU泛泛都价值不菲•,是家电难望项背的•。将多种通信承诺团结于UART•,使家电筑设仅须要改范围步调就可具备网络成绩,是本文设计的起始。下面简明介绍一下网闭企图中涉及的几个合键本事•。

  电力线搜集的一个最大优势是专揽家庭中现有的电力线连接家电的设备,无需独特布线。最新的身手可能杀青高出高的数据传输速率与容错性。今朝专揽的电力载波限度芯片厉浸有:LM1893。ST7536、SSCP200、PLT-22等等。按照家庭收集的特质和分歧电力载波Modem的性能,全部人选取了Intellon公司的SSCP200行为电力载波限定芯片,计算了本能优越的扩频载波电力线Modem,运行信得过,抗扰乱性很强。

  基于CM8870和ISD2590的电话远程遥控体系框图,如图4所示。现在•,大大都电话均经验双音频信号实行按键音讯的传送。在发送端,电话机对按键讯息举办双音频编码;在罗致端•,经历解码取得反响的按键音问,从而告竣按键动静在电话线上的转达•。诳骗电话按键可杀青简便、纯粹、便宜的远程控制。

  CM8870是CMD公司分娩的用于双音频摄取的专用芯片•,紧要席卷输入端运算扩大器、频带瓜分滤波器、数字解码器和输出限制单元第4个局部。在输入端,运算延长器部分对输入信号实行必要的增优点理,输出的信号始末基于身手的频带豆剖滤波器举办滤波和频带割据,提取出高频组暗号和低频组灯号,再将高频组旌旗和低频组旌旗进行特质提取,终末决策出组成按键的2个频率。将这2个频率值送到呼应的输出口实行解码,输出呼应的按键代码,云云就合幕了一个按键的检测。

  “宽带•”已经走进了家门•,以太网不光便于成立,••“本领上的简捷、靠得住和低成本•”更于是太网的过人之处。以太网限度单片机料理策动的基础理由是阅历IP2022甘愿栈明了TCP/IP•、UDP等承诺,用低本钱单片机与该准许栈经过UART举办通信、知道并奉行相干的下令支配,原因如图5所示。

  当今合于该身手有良多产品的绳尺,如Butly、Diamond等公司的产品。Bluetooth的优势在于举世法则的团结,具有互把持性,以及能非常单纯地达成快快、聪敏、安祥、低本钱、低功耗的数据和语音通信。当今,由于成本标题Bluetooth还未能的确走入家庭,对此我们们们选拔了资本较低的nRF401行动无线通信模块•,其特征是无需曼彻斯特编码、且可直吸取/发准绳串口数据,做事频率为国际通用的数传频段433MHz••,得意无线负责条件,无需支配赞同证。

  本文垄断电力线载波、电话线(双音频解码和调制解调等)及宽带汇集无线收集等通信理由,给出了基于多通信媒质的家庭网关计算规划,可中意绝大大批浪掷者的需求。这种媒质复用本事的安排,可以担保如电力线抄表等成果的调集告竣,节流了家庭的总参加••。遵从家电限制的法则和厂家易于罗致的应许体制,全班人拟订了一套闭适数字家电和非数字化家电,并且易于同各家电厂家互换,并易于完成齐整的收集数据传输赞同。别的,该应承的告竣与细致的传输媒体无关•,为产品的系列化建立和产业化发作奠定了根基•,也为家庭主动化、分布式体系、板滞人限制等另外界限垄断供给了经济、真实的收集管束安排。

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