基于STM32F的智能家居服务网关设计

0 引言

随着物联网技术的飞速发展，将传统的Internet与新型的无线传感器网络整合的趋势越来越明显，嵌入式服务网关既是无线传感器网络的协调器网关，又是远程WEB 的服务器，它实现两个不同协议的网络之间的通信。同时也是将无线传感器网络接入Internet，从而实现物联网概念的关键设备。物联网服务网关在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色，它将成为连接物联网感知层网络与传统通信网络的纽带。物联网网关可实现感知网络和基础网络以及不同类型的感知网络之间的协议转换，既可以实现广域互联，也可以实现局域互联。并且具有广泛的感知网接入、通信协议转换和强大的系统管理等特点[1]。利用嵌入式系统设计的服务网关可以有效降低成本，利用家庭智能化的普及。

1 系统总体结构设计

系统的总体结构如图1 所示。在远端的移动智能终端或电脑通过Internet 访问到无线传感器网络，而嵌入式WEB 服务器提供了交互式的页面访问。如果访问数据量大或者需要对数据有统计、分析及处理，那么需要建立网页服务器和数据库服务器 [2]。在物联网框架下的智能家居是一个复杂的系统，需要多人合作完成，如Internet 数据库服务器的设计、建立感知层网络。文中重点介绍服务网关的设计，包括嵌入式WEB、近程终端、WSN 协调器3个部分所组成的一体化终端。它是两个异构网之间的桥梁，起着重要的衔接作用[3]。

图1 系统总体框

2 系统硬件设计

本设计中智能家居系统的硬件由3 部分组成：服务网关、终端节点和路由节点。

(1)服务网关

服务网关硬件框图如图2 所示。由ARM 主控制器、Zigbee 模块、以太网PHY、TFT-LCD 液晶触

摸屏、及最小系统模块5 部分组成。

图2 服务网关硬件框

主控制器采用基于ARM(Cotex-M3) 核的STM32F107 互联型微控制器。它拥有64K SRAM、

256K FLASH、以太网MAC 等丰富的存储器及外设资源。Zigbee 模块是由TI 公司的CC2430 作为主控芯片，在服务网关中它是WSN 的协调器，通过USART 实现与主控制器之间的数据通信。以太网模块采用以太网的物理层芯片DM9161A，通过RMII与主控制器相连接，其50M 时钟由ARM 的MCO提供。液晶触摸屏通过I/O 接口与ARM 相连，实现人机对话。