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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.第四届“MMotoorolla杯”嵌入式式处理器器设计应应用大奖奖赛参赛赛作品网络化智能能家居系系统Smartt Hoome Nettworrk SSysttem标题网络化智能能家居系系统日期2002-10比赛编号A113556姓名罗 嘉（中中文） LLuo Jiaa （英英文）单位北京市清华华大学工工程物理理系单位电话010-66278814445通讯地址北京市清华华大学工工程物理理系2110B邮编1000884电子邮箱luojiiaeenjooysmma
2、rtt.coom pphyssicss2663.nnet 电话：010-113911018883110- 21 -目 录目 录I一、引 言1二、设计概概述32.1 以以太网网网关终端端32.1.11 背景景信息32.1.22 设计计目标32.1.33功能特特性42.2 智智能灯光光控制器器42.2.11 背景景信息42.2.22 设计计目标52.2.33功能特特性5三、硬件描描述63.2 以以太网网网关终端端73.2.11 硬件件框图73.2.22 电路路原理图图83.3 智智能灯光光控制器器93.3.11 硬件件框图9四、软件描描述104.1 启启动代码码（Booot Codde）114.2
3、 TTCP/IP协协议栈设设计134.2.11 现有有的8-bitt MCCU连接接网络的的方案比比较134.2.22 现有有的嵌入入式TCCP/IIP协议议栈的比比较134.2.33 TCCP/IIP原理理简述14五、功能展展示19六、参考文文献21七、致谢21一、引 言想象一下：您准备备欣赏电电视节目目，在您您说“看电视视，新闻闻联播。”这句话的时候，电视打开了，频道调整到中央一台，窗帘拉上了，房间的光线逐渐调整到最适宜看电视的程度或者，在您回家的路上，自动为您提前打开空调，调整室内温度到合适程度，接通通风装置；调节好室内的光线；把您预先准备好的食物用微波炉加热。这样，您一回来就可以享受到
4、清新的空气、舒适的环境，或许还有一杯热茶这看起来就就想科幻幻影片里里描写的的一样。可可是，事事实上这这样的生生活已经经近在咫咫尺。随随着ITT产业的的发展和和人们生生活水平平的提高高，“智能住住宅”、“家庭自自动化”等技术术的发展展正受到到人们的的密切关关注，相相关产品品也在逐逐渐成熟熟。基于Mottoroola多多元化的的DiggitaalDNNATMM技术，我我们开发发出应用用于家庭庭的一系系列智能能化网络络控制系系统，已已经在近近千家住住户中实实际使用用，这些些充满智智慧与灵灵感的模模块使得得人们的的生活更更加轻松松写意。网络化的智智能家居居系统由由智能家家庭总线线以及总总线上挂挂接的多
5、多种功能能模块(节点)构成。在在一个对对等型的的网络上上众多节节点可以以交换数数据和相相互控制制，通过过专门开开发的EECHoome Proo软件，可可以设定定各节点点之间的的逻辑关关联和工工作模式式。水/电/煤气表传感器接入灯光控制器温度传感器光照传感器安防传感器智能网络开关日程管理模块INTERNET以太网网关终端手持遥控器家庭总线电动窗帘网络微波炉录像机红外家电控制器智能电话控制器电视机电话线路DVD门禁控制器电源开关控制器中央空调控制器红外线空调图 1 网络化化智能家家居系统统的节点点构成在解决智能能住宅中中的设备备互联问问题时，采采用了分分布式网网络控制制系统这这一方案案，它非非常适
6、合合众多的的嵌入式式智能设设备发挥挥网络化化的特点点，更容容易扩充充和维护护。由于采用了了对等网网、单一一总线方方式，使使得系统统的布线线简洁、安安装方便便。所有有的终端端设备可可随时接接入总线线或脱离离总线；作为一套成成本敏感感的消费费电子产产品，应应以提供供实用化化功能为为原则，将将其控制制在合理理的价格格范围。每每个网络络节点根根据不同同的功能能需求，选选择MCC68HHC088系列的的某一款款微控制制器。例例如，在在“以太网网网关终终端”和“智能灯灯光控制制器”中，采采用了MMC688HC9908SSR122；而在在“红外家家电控制制器”、“智能电电话控制制器”等资源源要求相相对较多多
7、的节点点，采用用MC668HCC9088GP332作为为核心。本论文将选选择最具具有代表表性的两两个节点点的设计计情况进进行深入入介绍：l 以太网网关关终端（ESWeb）该网关终端端一端连连接在小小区的以以太网上上，另一一端连接接在家庭庭内的控控制总线线上。它它可以提提供三表表传送、安安防报警警、紧急急求助、网网络远程程控制等等功能。该该终端采采用MCC68HHC9008SRR12设设计，实实现了TTCP/IP协协议栈及及Webb Seerveer。l 智能灯光控控制器（EESLiightt）它是智能网网络上一一个典型型的节点点。具有有轻触式式调光控控制、网网络场景景控制、红红外遥控控、预设设
8、存储等等丰富功功能。通通过面板板上的轻轻触按钮钮，可以以控制灯灯光的开开关和亮亮度，或或者使多多盏灯光光进入某某种预设设的场景景；也可可以通过过手持遥遥控器来来控制住住宅内所所有的灯灯光。通通过遥控控器上的的场景设设置按键键，可以以方便地地设定灯灯光场景景和迅速速切换。 二、设计概概述在网络智能能家居系系统中，具具有代表表性的两两个节点点是“以太网网网关终终端”和“智能灯灯光控制制器”。如下下图所示示，通过过智能灯灯光控制制器，可可以对各各盏灯光光进行直直接控制制；通过过以太网网网络终终端，可可以实现现对灯光光亮度的的远程控控制和查查询。家庭总线 ESBus以太网以太网网络终端智能灯光控制器(
9、00 3A)智能灯光控制器(00 4C)图 2简单的的控制网网络框图图下面将分别别介绍它它们的设设计方案案。2.1 以以太网网网关终端端2.1.11 背景景信息随着互联网网技术的的发展，宽宽带网络络在全国国范围内内迅速发发展。许许多新建建住宅小小区都将将以太网网铺设到到了用户户家庭，使使得整个个小区的的居民通通过以太太网实现现宽带上上网成为为可能。同时，随着着社区服服务的完完善，智智能小区区需要通通过一个个安装在在每个家家庭的终终端设备备实现信信息发布布、物业业管理、三三表传送送、紧急急求助等等功能。以以往，这这样的信信息终端端和社区区服务中中心通过过铺设专专线，如如4855总线来来进行连连接
10、，工工程量大大，故障障率高，且且由于只只能采取取主机轮轮循方式式而效率率较低。如如果能够够利用已已经铺设设到用户户家庭的的、现成成的、稳稳定的以以太网络络组建社社区综合合服务体体系是一一项非常常有意义义的事情情。而目目前基于于以太网网的信息息终端通通常采用用32-bitt 的微微处理器器和Wiindoows CE等等通用操操作系统统，这种种结构开开发周期期短、功功能强、信信息交换换速率高高、但致致命的缺缺点是成成本太高高，这也也是一直直在国内内无法推推广的主主要问题题。因此，向智智能小区区的每个个住宅提提供一个个基于88位MCCU连接接Ethhernnet的的低成本本信息终终端，不不仅具有有实
11、用价价值，而而且市场场前景也也相当广广阔。2.1.22 设计计目标在本方案中中，设计计了一台台家庭信信息终端端，安装装在智能能小区的的每个家家庭中，提提供三表表传送、安安防报警警、紧急急求助、网网络远程程控制等等功能。它它是相对对独立的的智能测测控设备备，可以以直接与与小区的的以太网网相连接接。作为一个成成本敏感感的消费费电子产产品，应应以提供供实用化化功能为为原则，将将其控制制在一个个适当合合理的价价格范围围。在此此应用中中，信息息终端对对数据交交换的速速率要求求并不高高（如11Mb/s以下下），所所以可采采用价格格低廉的的高速MMCU，写写入TCCP/IIP协议议，从而而将整个个终端的的成
12、本降降到1000-2200元元人民币币。经过分析，我我们选择择了MCC68HHC9008SRR12作作为设计计核心，并并利用110M以以太网芯芯片RTTL80019AAS建立立Ethhernnet网网络连接接。在软件设计计方面的的重点是是实现TTCP/IP协协议栈，由由于RAAM和FFLASSH空间间的限制制，必需需设计出出相当精精炼的网网络连接接协议栈栈，同时时又需要要保证其其可靠性性。基于于IP的的设计使使它能通通过一个个开放的的网络平平台相互互通讯。68HC9908是是具备FFLASSH在线线编程能能力的MMCU，为为了满足足调试、升升级的需需要，我我们设计计了利用用以太网网进行在在线程
13、序序升级的的代码，使使得信息息终端可可以通过过下载新新的应用用程序来来获得更更丰富的的功能。由于信息终终端是一一台嵌入入式WWWW服务务器，使使得用户户在世界界任何地地方随时时可以上上网通过过WWWW浏览器器了解家家中情况况并简单单控制家家中电器器，进行行设防/撤防；真正让让用户每每天都能能感受到到家庭智智能化的的强大魅魅力。2.1.33功能特性性1. MCU采用用Mottoroola的的MC668HCC9088SR112（77.4MMHz Buss Frrequuenccy，5512bbytee RAAM，112KBB FLLASHH）；2. 10M EEtheerneet 采采用RTTL8
14、0019AAS以太太网芯片片；3. 软件上实现现协议：ARPP, IICMPP, TTFTPP, UUDP, TCCP, IP, TEELNEET, HTTTP, CGII等；4. 网络类型：Ethhernnet 通讯介介质：UUTP（非非屏蔽双双绞线）；5. 网络带宽：10MMbitt，由于于处理器器限制，实实际只能能达到550Kbbit/s左右右的传输输速率；6. 输入： 44路光电电隔离，可可以配接接传感器器，紧急急求助按按钮等；7. 输出： 44路光电电隔离输输出，可可配接功功率驱动动模块；8. 键盘：166键，功功能：智智能终端端配置、设设防/撤撤防等；实际上，在在68HCC908系
15、系列MCCU上实实现了TTCP/IP协协议栈之之后，其其应用领领域是相相当广泛泛的：1. 网络化控制制：电机机、灯光光、工业业自动化化、家庭庭自动化化2. 网络仪表：远程分分布式数数据采集集3. 网络家电：智能家家电、WWWW方方式监控控界面、在在线更新新4. 网络摄像机机：在远远程浏览览器上可可以进行行视频监监控；5. 家庭网关：非INNTERRNETT协议的的轻量级级设备联联网的转转换器；2.2 智智能灯光光控制器器2.2.11 背景景信息随着人们们生活质质量的提提高，灯灯具已不不单纯是是实现室室内基本本照明的的工具，而而且是建建筑装饰饰的一种种实用艺艺术品。当当家里有有各式各各样的灯灯具之后后，将它它们
