基于S3C44B0X的無線家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)
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隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(wǎng)絡(luò)。家庭網(wǎng)關(guān)是整個家庭網(wǎng)絡(luò)的核心,它主要實(shí)現(xiàn)Internet接入、遠(yuǎn)程控制,以及連接家庭內(nèi)部異構(gòu)子網(wǎng)的功能?；赑C機(jī)方案的家庭網(wǎng)關(guān)不僅成本較高,而且要求計(jì)算機(jī)一直處于開機(jī)并可進(jìn)行通信的狀態(tài),還不能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行干擾通信任務(wù)的軟件和硬件。所以,為適應(yīng)普通用戶,家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)設(shè)計(jì)為基于廉價的非PC機(jī)設(shè)備。但是,若采用8位、16位單片機(jī),由于速度慢且資源有限,實(shí)現(xiàn)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(jié)合無線通信技術(shù),通過移植嵌入式操作系統(tǒng)?Clinux,并在其上開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動程序、應(yīng)用程序和嵌入式Web服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)了一個方便、實(shí)用的家庭網(wǎng)關(guān)。
系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
家庭網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(kuò)存儲器(Flash / SDRAM)、藍(lán)牙模塊、液晶顯示屏、小鍵盤、以太網(wǎng)接口模塊、電話語音控制模塊和紅外收發(fā)模塊等來構(gòu)建硬件平臺,并可實(shí)現(xiàn)多種控制方式。
圖1 家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
1) 在本地用鍵盤及顯示器進(jìn)行控制：系統(tǒng)設(shè)有16按鍵和一塊128×32點(diǎn)陣的液晶顯示器,便于用戶在本地進(jìn)行狀態(tài)的設(shè)置和查詢,如數(shù)據(jù)查詢、電器控制等。
2) 在本地的紅外遙控：通過具有自學(xué)習(xí)功能的紅外遙控模塊,能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)家電的紅外遙控。
3) 遠(yuǎn)程的電話語音控制：這是一種基于公共電話交換網(wǎng)(PSTN)的電話遠(yuǎn)程控制,用于電話的指令控制,如遠(yuǎn)程控制家電、電話報警等。
4) 基于Internet的遠(yuǎn)程控制：采用瀏覽器端/服務(wù)器端結(jié)構(gòu)(B/S結(jié)構(gòu)),用戶可直接用Windows自帶的IE瀏覽器作為客戶端程序,以達(dá)到隨時隨地進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的目的。
無線通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)最理想的技術(shù),它可以省去在家庭內(nèi)部重新布線的麻煩。在本家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)中,采用藍(lán)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(shè)計(jì)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(lán)牙通信、電話語音控制和紅外遙控等模塊的硬件設(shè)計(jì)。
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(wǎng)關(guān)基本硬件平臺框圖
ARM微處理器S3C44B0X：S3C44B0X是三星公司生產(chǎn)的ARM7內(nèi)核的SoC,通過在ARM7TDMI內(nèi)容基礎(chǔ)上擴(kuò)展一系列完整的通用外圍器件,令其很適合手持式設(shè)備和普通嵌入式的應(yīng)用。
Flash存儲器接口電路：Flash芯片用來存儲家庭網(wǎng)關(guān)中的嵌入式操作系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、CGI網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序以及支持各種服務(wù)所需的文件系統(tǒng)。在系統(tǒng)中采用一片HY29LV160構(gòu)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(fù)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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