基于S3C44B0X的無線家庭網關設計
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隨著網絡技術和信息家電的飛速發(fā)展,越來越多的家庭要求建立家庭網絡。家庭網關是整個家庭網絡的核心,它主要實現Internet接入、遠程控制,以及連接家庭內部異構子網的功能。基于PC機方案的家庭網關不僅成本較高,而且要求計算機一直處于開機并可進行通信的狀態(tài),還不能在計算機上運行干擾通信任務的軟件和硬件。所以,為適應普通用戶,家庭網關應設計為基于廉價的非PC機設備。但是,若采用8位、16位單片機,由于速度慢且資源有限,實現TCP/IP協(xié)議比較困難,所以也不太理想。
因此本文以ARM核的32位嵌入式微處理器作為硬件平臺,結合無線通信技術,通過移植嵌入式操作系統(tǒng)?Clinux,并在其上開發(fā)相應的驅動程序、應用程序和嵌入式Web服務器,實現了一個方便、實用的家庭網關。
系統(tǒng)的硬件設計
系統(tǒng)結構及工作原理
家庭網關的系統(tǒng)結構如圖1所示,它以三星公司的32位RISC處理器S3C44B0X為核心,通過外擴存儲器(Flash / SDRAM)、藍牙模塊、液晶顯示屏、小鍵盤、以太網接口模塊、電話語音控制模塊和紅外收發(fā)模塊等來構建硬件平臺,并可實現多種控制方式。
圖1 家庭網關系統(tǒng)結構圖
1) 在本地用鍵盤及顯示器進行控制：系統(tǒng)設有16按鍵和一塊128×32點陣的液晶顯示器,便于用戶在本地進行狀態(tài)的設置和查詢,如數據查詢、電器控制等。
2) 在本地的紅外遙控：通過具有自學習功能的紅外遙控模塊,能實現室內家電的紅外遙控。
3) 遠程的電話語音控制：這是一種基于公共電話交換網(PSTN)的電話遠程控制,用于電話的指令控制,如遠程控制家電、電話報警等。
4) 基于Internet的遠程控制：采用瀏覽器端/服務器端結構(B/S結構),用戶可直接用Windows自帶的IE瀏覽器作為客戶端程序,以達到隨時隨地進行遠程控制的目的。
無線通信技術是實現家庭網絡最理想的技術,它可以省去在家庭內部重新布線的麻煩。在本家庭網關的設計中,采用藍牙模塊作為無線通信模塊與底層的各功能模塊相互通訊。
硬件電路組成
本系統(tǒng)的硬件設計主要包括以S3C44B0X嵌入式微處理器為核心所搭建的基本硬件平臺,以及藍牙通信、電話語音控制和紅外遙控等模塊的硬件設計。
以S3C44B0X為核心的基本硬件平臺基本系統(tǒng)的硬件框圖如圖2所示,各部分
圖2 家庭網關基本硬件平臺框圖
ARM微處理器S3C44B0X：S3C44B0X是三星公司生產的ARM7內核的SoC,通過在ARM7TDMI內容基礎上擴展一系列完整的通用外圍器件,令其很適合手持式設備和普通嵌入式的應用。
Flash存儲器接口電路：Flash芯片用來存儲家庭網關中的嵌入式操作系統(tǒng)、家庭網絡服務器、CGI網關應用程序以及支持各種服務所需的文件系統(tǒng)。在系統(tǒng)中采用一片HY29LV160構建16位的Flash存儲器系統(tǒng),其存儲容量為2MB。系統(tǒng)上電或復位后從此獲取指令并開始執(zhí)行,因此將Flash存儲器配置到ROM/SRAM/FLASH Bank0。
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