基于internet的智能家庭網(wǎng)絡控制器的實現(xiàn)論文

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1、基于Internet的智能家庭網(wǎng)絡控制器的實現(xiàn)論文Ether直接入戶為例，經(jīng)雙絞非屏蔽線接入用戶家庭控制器HCU（HomeControlUint），現(xiàn)場電路設備經(jīng)過自身控制單元通過CAN總線與控制器連接。這樣HAS作為一個信息處理系統(tǒng)，為住宅內(nèi)部各平等設備嵌入式統(tǒng)一控制平臺，一方面對現(xiàn)場設備實現(xiàn)信息化，提供信息智能處理和通信能力；另一方面又提供統(tǒng)一的信息交換接口及控制規(guī)則，通過信息集成管理不同功能的子系統(tǒng)以及子系統(tǒng)相互間的信息交換，使住宅成為一個有機整體。2HCU硬件實現(xiàn)HCU的硬件結(jié)構(gòu)原理如圖2所示?？?/p>

2、制器選用Intel高性能16位單片機80C196KC，在最小系統(tǒng)基礎上，分別擴展了32KB數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器。X25045集看門狗定時器、電壓監(jiān)控和E2PROM（512×8bit）于一體，用來存儲記憶系統(tǒng)的一些基本參數(shù)，如節(jié)點個數(shù)、每個節(jié)點的特征參數(shù)、節(jié)點標識符及一些與節(jié)點相關的聯(lián)系。串行實時時鐘DS1302提供秒、分、小時、日、月、年實時信息，且能根據(jù)月份和閏年情況自動調(diào)整月份和結(jié)束日期。并行芯片8255擴展了4×5鍵盤接口，為用戶設置、查詢提供輸入接口。點陣圖形液晶顯示器選用MGL（S）12864

3、，字庫由字模提取軟件生成，存在EPROM中。HCU與下位機節(jié)點之間選用了規(guī)模較小、可靠性高、易于擴展的CAN總線，采用雙絞線作為通信介質(zhì)。CAN總線接口選用了Philips公司生產(chǎn)的獨立控制器82C200，其支持CANBUS物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能，多主鴇，有成組和廣播報文功能，總線訪問優(yōu)先權(quán)取決于報文標識符，有極強的錯誤處理能力，且配置靈活允許局域網(wǎng)擴展。選用總線驅(qū)動接口82C250結(jié)合光電隔離，提供對總線的差動發(fā)送和接收功能，實現(xiàn)各節(jié)點之間的電氣隔離，以增大通信距離，提高總線瞬間抗干擾能力3。與E

4、ther網(wǎng)的連接選用了基于Rabbit2000微處理器及Ether芯片開發(fā)的Rabbit2000TCP/IP開發(fā)工具箱，它是含TCP/IP協(xié)議棧的嵌入式開發(fā)系統(tǒng)4，提供了一個帶有8位高性能的微處理器工作平臺和動態(tài)C語言軟件開發(fā)包。開發(fā)板提供1個與RS-232接口、1個與廠商配制的端口（既可用于RS-485，又可用于RS-232）、4個高速電流輸出設備、4個數(shù)據(jù)輸入設備、7個定時器、1個實時電池支持時鐘和1個10Base-T以太網(wǎng)接口，并提供了TCP/IP協(xié)議的全部源代碼，實現(xiàn)TCP/IP和RS-232之間

5、相互轉(zhuǎn)換，為現(xiàn)場設備的上網(wǎng)提供了軟/硬件平臺。對于現(xiàn)場設備需要開發(fā)相應的基于CAN總線的控制單元，這里不作介紹。在底層控制網(wǎng)絡中，HCU和現(xiàn)場控制單元分別有自己的ID標志，由于采用CAN標準作為通信協(xié)議，與節(jié)點在網(wǎng)絡的地位相同，于是將HCU虛擬為主機，將現(xiàn)場設備虛擬為從機，響應主機的要求，執(zhí)行相應流程，各節(jié)點之間也可以進行信息交換。3軟件模塊與協(xié)議系統(tǒng)軟件主由監(jiān)控、配置、網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡協(xié)議四部分組成，其中監(jiān)控部分完成對家庭設備運行狀態(tài)的控制和檢測，及時顯示且做相關處理，如故障報警、事件提示等。配置部分為用

6、戶提供更改系統(tǒng)和設備配置的人機接口，及時提示用戶配置步驟及配置過程中的錯誤，用戶可以查詢某一子系統(tǒng)的當前狀態(tài)信息。網(wǎng)絡管理幫助用戶分析、管理和擴展網(wǎng)絡，并進行故障診斷和故障恢復。網(wǎng)絡協(xié)議實現(xiàn)TCP/IP到HASP（HASProtocol）相互間的轉(zhuǎn)換，主要是數(shù)據(jù)流關系為TCP/IP到RS-232到CAN三者之間的相互轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)程序首先完成初始化定義，包括最小系統(tǒng)、X25045、DS1302、鍵盤定義及處理、LCD、CAN總線、Rabbit2000，然后進入循環(huán)監(jiān)控狀態(tài)。以水表計費簡要說明，水表計費節(jié)點自動

7、完成計費功能，當用戶按下水費鍵→鍵盤處理程序檢測該鍵按下→向水費節(jié)點發(fā)出費用指令→水費節(jié)點響應命令返回當前費用→控制器顯示水費費用；用戶使用密碼通過Ether訪問家中HCU→發(fā)指令訪問水費→控制器響應且向水費節(jié)點發(fā)費用指令→水費節(jié)點返回費用→HCU通過Ether向用戶返回當前水費情況。Inter的接入和智能化實現(xiàn)必然是HAS的發(fā)展方向，本方案的硬件平臺及底層現(xiàn)場控制系統(tǒng)實驗目前已經(jīng)完成，正著手進行與上層網(wǎng)絡的調(diào)試。該方案的優(yōu)越性在于充分利用Inter的互聯(lián)性及現(xiàn)場總線的雙向、串行、數(shù)字等特點，實現(xiàn)了對整個

8、家庭網(wǎng)絡設備的優(yōu)化管理。