基于Cortex和ZigBee的智能家居网关设计与实现

张 毅，马钧元，杨校权

(重庆邮电大学通信学院，重庆 400065)

短距离通信技术在智能家居系统中已得到广泛应用，其中ZigBee技术以低成本、低功耗、较好的安全性、网络容量大等特点，成为了组建智能家居网络的首选［1］。在ZigBee技术大量应用于智能家居系统的同时，对现有网络终端设备如何查看、控制、管理家居现场的研究也在快速发展。目前基于PC方案的网关不仅灵活性差，不能满足人们对家居现场实时监控，而且成本较高，不便于智能家居系统的推广，所以，采用廉价嵌入式CPU的网关对于普通家庭来说是非常适合的，但若采用8位或16位MCU，其数据处理速度、外设资源等方面不能满足网关的功能需求。

因此，本文以ARM Cortex－M3为平台，实现ZigBee网络与以太网、GPRS、蓝牙3种异构网络的紧密结合。

1 网关节点功能分析

网关的主要功能是用户通过其在现场或者远程查询、控制智能家居网络各节点。监控现场的节点将各自采集的信息传送给网关上的协调器，经过主控制器处理后，将信息通过有线或者无线方式传送至电脑或者手机等用户终端。而终端的控制指令也需要经过网关的处理，转换后才能下传至监控现场各节点。设计的智能家居系统组成结构如图1所示。

文中设计主要现实以下2个目标:

图1 智能家居网络图

1)完成ZigBee网络与以太网、蓝牙、GPRS这3种异构网络的结合，实现通过多种终端完成对现场的监控，满足用户对实时性、便捷性的要求;

2)从成本、性能上考虑硬件及软件设计，满足用户对性价比的要求。……