随着人们生活水平的不断提高,对家居生活的舒适性、安全性、便捷性和智能化的要求也在不断提高。智能家居涉及通信技术、传感器技术、计算机技术、自动控制技术、安全防范技术和嵌入式技术等,尤其是物联网技术的发展使对智能家居的研究成为热点。而家庭智能网关是智能家居系统最重要的装置,是智能家居的心脏,对家庭智能网关的研究与实现尤为重要。家庭智能网关是智能家居的核心,是连接家庭内网与外网的桥梁,它集信息输出、信息输入、信息采集、远程控制、集中控制等功能。家庭智能网关不仅要完成所有家庭电气设备控制、安防报警的功能,还要实现无线路由的功能,通过无线通信方式与智能控制终端进行通信。目前由于各大公司家电产品的控制接口不同,就需要在智能家居系统中安装很多控制终端,各控制终端互不兼容,配置复杂,操作复杂。所以研究一种人性化、实用易用的拥有统一控制接口的家庭智能网关尤为重要,不仅可以提高人们的生活质量,也有利于智能家居市场的发展,使更多家庭使用智能家居的产品。本论文是对家庭智能网关的研究与实现,具体涉及嵌入式技术、以太网技术、GPRS、4G、 WiFi和ZigBee技术。家庭智能网关的微控制器选用嵌入式处理器芯片S3C2440A,运用集中管理、分散控制的原则,采用模块化设计方案,使系统设计更加简洁,易于扩展,避免系统复杂、冗余,论文中详细介绍各模块元件的选型和电路原理设计。本论文所研究的家庭智能网关采用两级网络机制,即高层的以太网、GPRS、4G和WiFi网络,以及次级网络ZigBee网络。高层网络用于与智能家居管理终端进行信息交互,实现对家庭安防、家居环境和家庭电气设备的远程手机控制和管理。次级ZigBee网络用于家庭所有电气设备的组网,并受家庭智能网关的控制。论文中研究和实现的家庭智能网关也可以通过LCD触摸屏上的管理软件进行本地控制,所采用的网络结构省于布线,降低成本,灵活性强。本论文的家庭智能网关使用Windows CE嵌入式实时操作系统开发家庭智能网关的管理终端软件,包扩Windows CE 5.0操作系统的内核剪裁移植、流接口驱动程序开发、通信协议设计和家庭智能网关管理终端软件的编写。论文详细介绍家庭电气设备控制、安防控制、本地控制和两层网络通讯的软件设计方案。图[40]表[1] 参[47]