編號(hào)2013160229研究類型理論研究分類號(hào)TP14學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）achelor'sThesis論文題目家庭智能網(wǎng)關(guān)的分析與設(shè)計(jì)作者姓名學(xué)號(hào)所在院系學(xué)科專業(yè)名稱導(dǎo)師及職稱論文答辯時(shí)間學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信承諾書

中文題目：家庭智能網(wǎng)關(guān)的分析與設(shè)計(jì)外文題目：Theanalysisanddesignofthehomeintelligentgateway學(xué)生姓名徐旭學(xué)生學(xué)號(hào)2009116020229院系專業(yè)教育信息與技術(shù)學(xué)院信息工程專業(yè)學(xué)生班級(jí)0902學(xué)生承諾我承諾在學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）活動(dòng)中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范，本人學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容除特別注明和引用外，均為本人觀點(diǎn)，不存在剽竊、抄襲他人學(xué)術(shù)成果，偽造、篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況。如有違規(guī)行為，我愿承擔(dān)一切責(zé)任，接受學(xué)校的處理。學(xué)生（簽名）：年月日指導(dǎo)教師承諾我承諾在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）活動(dòng)中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)道德規(guī)范，經(jīng)過本人核查，該生學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容除特別注明和引用外，均為該生本人觀點(diǎn)，不存在剽竊、抄襲他人學(xué)術(shù)成果，偽造、篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。指導(dǎo)教師（簽名）：年月日目錄TOC\o"1-5"\h\z2家庭網(wǎng)關(guān)簡(jiǎn)介2家庭網(wǎng)關(guān)功能2家庭網(wǎng)關(guān)特點(diǎn)2家庭網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)形式3SOHO路由器網(wǎng)關(guān)3cable網(wǎng)關(guān)3DSL網(wǎng)關(guān)4數(shù)字機(jī)頂盒網(wǎng)關(guān)43家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)4基于ARM勺智能家庭網(wǎng)關(guān)總體設(shè)計(jì)4硬件平臺(tái)的選擇4軟件平臺(tái)的選擇5硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5ARM勺智能家庭網(wǎng)關(guān)的家庭網(wǎng)絡(luò)與INTERNE立聯(lián)子方案6硬件平臺(tái)的選擇6軟件平臺(tái)的選擇6硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)74家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)10國(guó)內(nèi)外家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展近況10家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序棧10家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)105家庭網(wǎng)關(guān)發(fā)展趨勢(shì)11市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè)11國(guó)際DLNAS準(zhǔn)11國(guó)內(nèi)閃聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)125.參考文獻(xiàn)14家庭智能網(wǎng)關(guān)的分析與設(shè)計(jì)摘要：隨著人們對(duì)居住環(huán)境要求的提高，智能家居逐漸形成并發(fā)展起來。家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)是智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一個(gè)重要組成部分，它是連接家庭網(wǎng)絡(luò)與外界網(wǎng)絡(luò)的橋梁，是家庭內(nèi)外信息交流的樞紐。本文除了簡(jiǎn)要的介紹家庭網(wǎng)關(guān)的功能、特點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)形式外，還介紹了家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的兩種方法，這兩種方法實(shí)現(xiàn)的智能家庭網(wǎng)關(guān)具有開發(fā)快、穩(wěn)定性好、成本低、體積小、功耗低等特點(diǎn)。并對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了一定的闡述。關(guān)鍵詞：家庭網(wǎng)關(guān)；分析；設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TP14TheanalysisanddesignofthehomeintelligentgatewayXuXu(Tutor：JiangGuoZhou)(CollegeofEducationalInformationandTechnology,HubeiNormalUniversity,

Huangshi,Hubei,435002)Abstract:Withtheimprovementofthelivingenvironmentforpeople,intelligenthomegraduallyformedanddeveloped.Familygatewaydesignisthedesignofsmarthomesystemisanimportantpartof,itisabridgetoconnectfamilynetworkandoutsidenetwork,isahubofinternalandexternalinformationexchange.Homegatewayisnotonlythefamilytoanodeinthenetwork,andtheInternetintotheentrancenodeofthefamily.Besidesbrieflyintroducingfamilygateway,thispaperalsogivestwohomeintelligentgatewaydesignmethod.Thesetwokindsofmethodtorealizeintelligenthomegatewayhasdevelopedfast,goodstability,lowcost,smallvolume,lowpowerconsumption,isakindofidealsolution.Keyword：Thefamilygateway;analysisanddesign家庭智能網(wǎng)關(guān)的分析與設(shè)計(jì)1前言近年來，我國(guó)的住宅建設(shè)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，對(duì)先進(jìn)的電子信息技術(shù)需求迫切。在智能小區(qū)的公共智能化設(shè)施開發(fā)方面已經(jīng)取得很大的進(jìn)展。但是在具有小區(qū)集中互聯(lián)能力和聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)能力的先進(jìn)智能家居設(shè)備，以及適用于住宅小區(qū)的控制網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)方面，雖然投入的人力物力巨大，但迄今為止尚未取得實(shí)用化的成果。智能家居是信息時(shí)代和計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)的產(chǎn)物，是現(xiàn)代高科技、現(xiàn)代建筑與現(xiàn)代生活理念的完美結(jié)合。加快啟動(dòng)智能家居發(fā)展，必將大大推動(dòng)我國(guó)實(shí)現(xiàn)家庭信息化進(jìn)程。智能家居能夠?yàn)槿藗兲峁└虞p松、有序、高效的現(xiàn)代生活方式，在不久的將來，沒有智能家居系統(tǒng)的住宅肯定不合潮流。家庭網(wǎng)關(guān)是位于現(xiàn)代家庭內(nèi)部的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它的作用是使家庭用戶連接到Internet,使位于家庭中的多種智能設(shè)備都能得到Internet的服務(wù)，或者使這些智能設(shè)備相互之間實(shí)現(xiàn)通信。簡(jiǎn)單的說，家庭網(wǎng)關(guān)是使家庭內(nèi)部多種智能設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，以及從家庭內(nèi)部到外部網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的一座橋梁。從技術(shù)角度說，家庭網(wǎng)關(guān)在家庭內(nèi)部以及從內(nèi)部到外部實(shí)現(xiàn)橋接/路由、協(xié)議轉(zhuǎn)換、地址管理和轉(zhuǎn)換，承擔(dān)防火墻的職責(zé)，并提供可能的VoIP/VideooverIP等業(yè)務(wù)。家庭網(wǎng)關(guān)可使多個(gè)設(shè)備共享Internet的連接，同時(shí)接受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括：家庭內(nèi)部設(shè)備（比如打印機(jī)）和媒體文件（比如視頻、音樂）的共享、家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（比如無(wú)線局域網(wǎng)）連接、防火墻（父母控制）、IP話音業(yè)務(wù)、IPTV/IPVO⑦IP視頻業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程健康跟蹤、家庭保安、家庭自動(dòng)化、遠(yuǎn)程抄表作業(yè)等服務(wù)；多種業(yè)務(wù)通過單一的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，可簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理，降低運(yùn)營(yíng)成本。家庭網(wǎng)關(guān)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力主要來自兩個(gè)方面：寬帶Internet接入和家庭網(wǎng)絡(luò)。隨著寬帶接入的普及和家庭網(wǎng)絡(luò)的興起，家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備具有很大的潛在市場(chǎng)空問。無(wú)線SOHO由器在北美已經(jīng)比較流行，主要的設(shè)備供應(yīng)商包括：D-link、Linksys、Netgear等。而許多芯片制造商也看到了這個(gè)市場(chǎng)，Intel、Conexant、TI>BroadcomMotorola都紛紛推出他們的家庭網(wǎng)關(guān)芯片解決方案。據(jù)ABI(AlliedBusinessIntelligence)預(yù)測(cè)，至U200/，家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備的全球年市場(chǎng)容量大約有71億。2家庭網(wǎng)關(guān)簡(jiǎn)介家庭網(wǎng)關(guān)在家庭內(nèi)部建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理中心，對(duì)家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部設(shè)備之間的信息交互；同時(shí)對(duì)外連接運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，提供家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各設(shè)備與外部設(shè)備相互通信的橋梁。在分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，家庭主網(wǎng)關(guān)連接家庭網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)，各子網(wǎng)關(guān)連接家庭網(wǎng)絡(luò)中的各子網(wǎng)和主網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)信息共享。家庭網(wǎng)關(guān)功能(1)運(yùn)行支持TCP/IP協(xié)議，提供HTTP服務(wù)，可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器為遠(yuǎn)程訪問的用戶提供服務(wù)；(2)Internet接入功能包括路由、地址轉(zhuǎn)換等等；(3)家庭網(wǎng)絡(luò)中各種不同通信協(xié)議之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，以及家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與TCP/IP協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換；(4)運(yùn)行家電管理軟件，以將使用不同通信協(xié)議的家用電器都接入到家庭網(wǎng)絡(luò)中，并統(tǒng)一管理起來。家庭網(wǎng)關(guān)特點(diǎn)模塊化、可獨(dú)立式設(shè)備該系統(tǒng)的各個(gè)模塊分別獨(dú)立按功能設(shè)計(jì)的模塊，可以選擇部分功能模塊安裝，同時(shí)可以分步驟安裝。這種功能結(jié)構(gòu)不僅適合小區(qū)而且同樣適合別墅安裝，把家庭引入網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境。設(shè)備兼容、分步實(shí)施該網(wǎng)關(guān)具有很好的擴(kuò)展性、配置的靈活性和易操作性，用戶可面對(duì)現(xiàn)實(shí)，立足現(xiàn)在，先滿足當(dāng)前的基本需求，然后再根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。在需要時(shí)，用戶可以首先選擇最具實(shí)用功能的部分，以后隨著經(jīng)濟(jì)條件的不斷改善，再購(gòu)買新的模塊產(chǎn)品并連接到該平臺(tái)，分步實(shí)現(xiàn)高級(jí)智能家居功能可兼顧大量存在的非智能家電方歸》*來一要迎過H初上網(wǎng)的用戶由于網(wǎng)絡(luò)化功能強(qiáng)大，因而將來通過電視實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)的家庭可以通過電視來監(jiān)控家居狀況。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2003年我國(guó)將近有5000萬(wàn)人需要通過電視實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)適合于智能家居的DIY智能家居有一個(gè)重要特點(diǎn)，就是要個(gè)性化定制。與選擇家庭裝修、家電設(shè)備、衣物和玩具一樣，家庭網(wǎng)關(guān)模塊的選配和安裝也需要用戶自己的參與，因此DIY將是未來智能家居發(fā)展的方向。家庭網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)形式家庭網(wǎng)關(guān)可實(shí)現(xiàn)橋接/路由、協(xié)議轉(zhuǎn)換、地址管理和轉(zhuǎn)換、防火墻、VPN連接、QoS管理等功能，但家庭網(wǎng)關(guān)這些具體功能的實(shí)現(xiàn)還是存在不同的形式和特點(diǎn)。SOHO路由器網(wǎng)關(guān)SOHO路由器一般通過以太網(wǎng)或USB連接到寬帶modem,然后通過它實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部多個(gè)設(shè)備之間的Internet共享?？梢园阉闯梢粋€(gè)雙設(shè)備的解決方案(SOHO路由器和寬帶modem),通過這個(gè)路由器可以組建起一個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)(無(wú)論是WLAN或者有線的以太網(wǎng))。cable網(wǎng)關(guān)cable路由器網(wǎng)關(guān)是從cablemodem發(fā)展而來，是在cablemodem中集成了路由功能，增加了VPN等功能，從而以單個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)Internet的共享和家庭網(wǎng)絡(luò)的組建。北美的Cable運(yùn)營(yíng)商正在推行一種CableMTA(MultimediaTerminalAdapter)網(wǎng)關(guān)，它的特點(diǎn)是采用PacketCable的標(biāo)準(zhǔn)在cable上開展話音業(yè)務(wù)，稱為voiceovercable根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式白不同有兩種MTA:EMTA(EmbeddedMTA)是把voiceovercable的功能集成在cablemodem設(shè)備的內(nèi)部，是一種單設(shè)備的解決方案；SMTA(StandaloneMTA)把voiceovercable的功能模塊于cablemodem內(nèi)，使MTA獨(dú)立出來。voiceovercable與傳統(tǒng)voiceoverIP的不同是：基于PacketCable的voiceovercable不僅定義了話音業(yè)務(wù)的呼叫信令，還規(guī)范了QoS、安全、運(yùn)營(yíng)等方面的內(nèi)容，比VoIP更加全面。DSL網(wǎng)關(guān)把SOHO路由器、家庭網(wǎng)關(guān)、家庭網(wǎng)絡(luò)（無(wú)線、有線）的功能集成到DSLmodem的內(nèi)部，就構(gòu)成了一個(gè)單設(shè)備解決方案的DSL路由器家庭網(wǎng)關(guān)。若再把VoIP的功能集成進(jìn)來，就能更進(jìn)一步而成為DSL綜合接入家庭網(wǎng)關(guān)。數(shù)字機(jī)頂盒網(wǎng)關(guān)傳統(tǒng)的機(jī)頂盒（STB）主要用來實(shí)現(xiàn)HDTV、內(nèi)容保護(hù)、個(gè)人錄像機(jī)、EPG等功能，結(jié)合Internet以后可以實(shí)現(xiàn)一些Internet的功能，比如基于TV的web瀏覽，email業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)STB從有線電纜、地面廣播、衛(wèi)星廣播得到內(nèi)容，隨著寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展，IP機(jī)頂盒也將從Internet得到內(nèi)容，并通過家庭網(wǎng)絡(luò)把內(nèi)容發(fā)布到位于家庭中的其他設(shè)備進(jìn)行播放。隨著媒體數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，STB很可能成為家庭的媒體中心，成為一個(gè)集成STB、寬帶modem、家庭網(wǎng)絡(luò)hub和流媒體中心的多功能家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備。3家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)基于ARM勺智能家庭網(wǎng)關(guān)總體設(shè)計(jì)本智能家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)一個(gè)高性能、低成本、低功耗的嵌入式智能家庭網(wǎng)關(guān)。通過本網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備的監(jiān)控，并且可以遠(yuǎn)程通過互聯(lián)網(wǎng)Internet實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。用戶可以選擇本地和遠(yuǎn)程兩種方式來進(jìn)行控制。（1）在本地可以直接通過LCD屏幕查看設(shè)備狀態(tài)，并且可以通過紅外遙控器輸入命令，來控制設(shè)備。（2）可以在遠(yuǎn)程通過互聯(lián)網(wǎng)Internet登陸智能家庭網(wǎng)關(guān)管理系統(tǒng)的Web頁(yè)面來實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備的監(jiān)控與控制。硬件平臺(tái)的選擇要設(shè)計(jì)一個(gè)嵌入式設(shè)備，第一個(gè)需要選擇的就是系統(tǒng)的核心（微控制器的種類）。根據(jù)本智能家庭網(wǎng)關(guān)對(duì)微控制器處理速度以及外圍接口電路的要求，通過對(duì)比多種類型的微控制器，最終選定了菲利普公司新出的基于ARM7TDMI-S內(nèi)核的微控制器LPC2210OLPC2210采用ARM7架構(gòu)，具有低功耗、高速度以及帶有硬件調(diào)試功能，而且價(jià)格非常便宜，價(jià)格跟一個(gè)增強(qiáng)型的8位51系列微控制器相當(dāng)。軟件平臺(tái)的選擇考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性以及系統(tǒng)可靠性的需要，我們決定使用一個(gè)嵌入式的操作系統(tǒng)。嵌入式的操作系統(tǒng)有很多，經(jīng)過對(duì)比，最終選用了穩(wěn)定性好，開發(fā)源代碼,運(yùn)行資源需求少的嵌入式操作系統(tǒng)uC/OSII。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能，那就必須要實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧。有硬件TCP/IP協(xié)議棧和軟件TCP/IP協(xié)議棧可供選擇?？紤]到成本的問題類）。根據(jù)本智能家庭網(wǎng)關(guān)對(duì)微控制器處理速度以及外圍接口電路的要求，通過對(duì)比多種類型的微控制器，最終選定了菲利普公司新出的基于ARM7TDMI-S內(nèi)核的微控制器LPC2210OLPC2210采用ARM7架構(gòu)，具有低功耗、高速度以及帶有硬件調(diào)試功能，而且價(jià)格非常便宜，價(jià)格跟一個(gè)增強(qiáng)型的8位51系列微控制器相當(dāng)。軟件平臺(tái)的選擇考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性以及系統(tǒng)可靠性的需要，我們決定使用一個(gè)嵌入式的操作系統(tǒng)。嵌入式的操作系統(tǒng)有很多，經(jīng)過對(duì)比，最終選用了穩(wěn)定性好，開發(fā)源代碼,運(yùn)行資源需求少的嵌入式操作系統(tǒng)uC/OSII。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能，那就必須要實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧。有硬件TCP/IP協(xié)議棧和軟件TCP/IP協(xié)議?？晒┻x擇。考慮到成本的問題，最終選用了周立功單片機(jī)公司開發(fā)的軟件TCP/IP協(xié)議棧一一ZLG/IP。硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)智能家庭網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示LCD顯示器240*160單色LCD控制器HHT8802-SLPC221O20MHzEthernetRTL8019ASPLL(11.0592MHz)IsolationTransformerRJ45Connector紅外接收管SRAM512KBFLASH2MB圖1家庭網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)圖電源DC:1.8V,33V,5V電力紋轉(zhuǎn)換家庭總線軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在軟件設(shè)計(jì)過程中，軟件的分層設(shè)計(jì)是很重要的。層次的劃分就是軟件的架構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中盡量使得層次與層次之間只有一次耦合的關(guān)系，并且每層的功能要單一化。由于各個(gè)層次功能單一化，并且各個(gè)層次之間的耦合又盡量的少，這樣有利于多人分工合作開發(fā)，加快開發(fā)的進(jìn)度。在設(shè)計(jì)智能家庭網(wǎng)關(guān)軟件系統(tǒng)時(shí)，也采用了分層的思想。整個(gè)軟件系統(tǒng)分為4個(gè)部分：應(yīng)用軟件、應(yīng)用程序接口（API）、操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)。每部分實(shí)現(xiàn)特定的功能，并且各個(gè)層次之間只有少量的接口。ARM的智能家庭網(wǎng)關(guān)的家庭網(wǎng)絡(luò)與Internet互聯(lián)子方案硬件平臺(tái)的選擇考慮到家庭網(wǎng)絡(luò)通信需要的協(xié)議簡(jiǎn)單，而嵌入式系統(tǒng)具有體積小、專業(yè)化強(qiáng)、配置要求低、使用簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、成本低廉等特點(diǎn)，提出一種用嵌入式網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)與Internet互聯(lián)的方案，采用的是LPC2210單片機(jī)和網(wǎng)卡TE-2008的主芯片RTL8019AS來研究單片機(jī)在以太網(wǎng)卡數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用。軟件平臺(tái)的選擇由于家庭網(wǎng)關(guān)解決家庭局域網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的據(jù)傳輸通訊的，所以系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)需要解決的主要問題就是實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，并解決數(shù)據(jù)的封裝、編碼及發(fā)送等問題。嵌入式網(wǎng)關(guān)就是把TCP/IP協(xié)議棧固化在單片機(jī)內(nèi)，使單片機(jī)具有以太網(wǎng)接入功能的一種廉價(jià)的網(wǎng)絡(luò)接入裝置。這種方法的實(shí)現(xiàn)框圖如圖2所示。圖2嵌入式系統(tǒng)接入Internet的實(shí)現(xiàn)框圖只要微控制器對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口芯片進(jìn)行控制和通信，并通過自主開發(fā)TCP/IP協(xié)議棧，把標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（TCP/IP）運(yùn)用到嵌入設(shè)備中，就能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下在任何時(shí)間從任何地點(diǎn)對(duì)它進(jìn)行監(jiān)控，利用傳統(tǒng)的Web和因特網(wǎng)機(jī)制對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)視數(shù)據(jù)和運(yùn)行情況控制硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)家庭網(wǎng)關(guān)的微處理器LPC2210單片機(jī)，負(fù)責(zé)承載網(wǎng)絡(luò)層以上的協(xié)議及提供網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)；以太網(wǎng)控制器芯片采用臺(tái)灣Realtek公司生產(chǎn)的RTL8019AS,負(fù)責(zé)物理層和鏈路層的協(xié)議和進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸工作；和家用計(jì)算機(jī)的連接采用RS232接口有線連接，和家庭網(wǎng)關(guān)及各個(gè)智能控制節(jié)點(diǎn)的連接采用無(wú)線收發(fā)模塊進(jìn)行無(wú)線連接。軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以太網(wǎng)控制器RTL8019AS接口軟件的設(shè)計(jì)部分是主要用來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)控制器的數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。程序主要分三大部分：⑴初始化過程網(wǎng)絡(luò)接口控制芯片RTL8019AS有兩種復(fù)位方法，一是可以通過把其復(fù)位引腳RSTDRV置高為電平進(jìn)行冷復(fù)位；二是可以通過讀寫其復(fù)位端口RSTPORI進(jìn)行熱復(fù)位。復(fù)位后，中斷狀態(tài)寄存器的RST標(biāo)志位為1,此時(shí)為離線工作狀態(tài)，即不能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)幀。為了使接口控制芯片啟動(dòng)并處于準(zhǔn)備接收或發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)，需要進(jìn)行一系列初始化工作。⑵接收過程將RTL8019AS內(nèi)置存儲(chǔ)空間的一部分指定為緩沖環(huán)的地址空間，頁(yè)起始地址由PSTART寄存器指定，頁(yè)終止地址由PSTOP寄存器來指定，頁(yè)起始地址與頁(yè)終止地址相鄰，構(gòu)成循環(huán)隊(duì)列式的緩沖環(huán)結(jié)構(gòu)。CURB寄存器指向新接收到的幀存放的起始頁(yè)，作為本地DMA的寫指針；BNRY寄存器指向未讀的幀的起始頁(yè)，作為遠(yuǎn)程DMA的讀指針。當(dāng)CURB寄存器追上BNRY寄存器，表示接收緩沖環(huán)已滿，后續(xù)接收到的幀會(huì)被丟棄；當(dāng)BNRY寄存器追上CURB寄存器，表示接收緩沖環(huán)已空。接收幀時(shí)，首先RTL8019AS接收網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀，然后通過本地DMA通道將接收到的數(shù)據(jù)幀放在接收緩沖環(huán)中。當(dāng)無(wú)錯(cuò)誤的接收到一幀數(shù)據(jù)后，中斷狀態(tài)寄存ISR中的PRX標(biāo)志位置為00再通過遠(yuǎn)程DMA通道由嵌入式微處理器將接收緩沖環(huán)的數(shù)據(jù)幀由數(shù)據(jù)總線讀入存儲(chǔ)單元。當(dāng)遠(yuǎn)程DMA讀操作完成后，RTL8019As將中斷狀態(tài)寄存器ISR中的RDC位置為0,通過此標(biāo)志位的狀態(tài)可

判斷遠(yuǎn)程DMA讀操作是否結(jié)束。數(shù)據(jù)幀的接收可采用中斷或查詢方式進(jìn)行，采用查詢式接收幀的程序流程如圖3所示。CR寄存器中的RD2,,RDI,RDO這3個(gè)位組合起來設(shè)定DMA的有關(guān)操作。001則啟動(dòng)遠(yuǎn)程讀操作；010則啟動(dòng)遠(yuǎn)程寫操作；011則發(fā)送網(wǎng)卡數(shù)據(jù)包；1**則終止或結(jié)束DMA的讀寫操作。圖3查詢式接收幀的程序流程圖⑶發(fā)送過程發(fā)送幀時(shí)，發(fā)送方將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按幀格式要求封裝成幀，再通過處理器的I/O通道和網(wǎng)絡(luò)接口控制器的遠(yuǎn)程DMA通道將數(shù)據(jù)寫入本地發(fā)送緩沖。當(dāng)遠(yuǎn)程DMA寫操作完成后，RTL8019As等中斷狀態(tài)寄存器ISR中的RDC：置0,通過此標(biāo)志位的狀態(tài)可判斷遠(yuǎn)程DMA1操作是否結(jié)束。然后網(wǎng)絡(luò)接口控制器將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的傳輸線上，由接收方接收。在發(fā)送完畢，測(cè)試發(fā)送狀態(tài)寄存器TSR中的各標(biāo)志位來檢驗(yàn)是否數(shù)據(jù)幀已經(jīng)無(wú)錯(cuò)發(fā)送完成。發(fā)送幀的程序流程如圖4所示。RSAR&PRSARI寄存器是用來指定遠(yuǎn)程DMA寫操作時(shí)數(shù)據(jù)存放的緩沖區(qū)首地址。遠(yuǎn)程字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器RBCRORBCRl用來指明本次遠(yuǎn)程DMAM乍時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。姆始化發(fā)送設(shè)法寄存器TCR和寄存器HSAKOtI復(fù)位中斷/寄,M初始化發(fā)這寄存器TP5R和遠(yuǎn)程字節(jié)計(jì)

數(shù)寄存整HB4R0,Ii殳留CR奇行器啟動(dòng)遠(yuǎn)程叼根據(jù)數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)理.循環(huán),引用:瑞11一耳檢測(cè)I5R的RDC位，等待DMA完成設(shè)曾發(fā)送字節(jié)寄存器m（）,?設(shè)置CR寄存器啟動(dòng)發(fā)送幀操作檢測(cè)發(fā)送寄存器狀態(tài)（發(fā)送完成）圖4發(fā)送幀的程序流程圖4家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)外家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展近況家庭網(wǎng)絡(luò)處于不斷發(fā)展的過程中，家電/IT行業(yè)與電信行業(yè)對(duì)于家庭網(wǎng)絡(luò)的理解和發(fā)展思路也不一樣，因此無(wú)論國(guó)際和國(guó)內(nèi)都有很多從事家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的組織，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。中國(guó)正在制訂家庭網(wǎng)絡(luò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的組織主要有3個(gè)，分別是信息設(shè)備資源共享協(xié)同服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)工作組（IGRS）、e家佳和中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）,目前都已有了一些研究成果。為了提高中國(guó)在家庭網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域自主創(chuàng)新的能力，進(jìn)一步加快中國(guó)家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織應(yīng)該打破行業(yè)壁壘，加強(qiáng)合作，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以合作共贏的態(tài)度研究中國(guó)自主的家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序棧家庭網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用程序棧實(shí)現(xiàn)了家庭網(wǎng)關(guān)的核心功能，這些應(yīng)用程序棧主要包括以下功能組件：（1）基本網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧：路由、橋接、地址管理（DNSDHCPNAT）QoS管理（基于類的QoSRSVP）安全（VPNIPSECfirewall）、遠(yuǎn)程管理和系統(tǒng)管理（SNMP遠(yuǎn)程軟件升級(jí)管理、HTMLUIUpnp）。（2）voiceoverIP（H.323、SIP、MGCP）voiceoverDSL（DSL論壇BLES）,voiceovercable（PacketCable）的相關(guān)軟件子系統(tǒng)。（3）音頻/視頻的流媒體傳輸（RTP、RTCPSDPRTSP和服務(wù)方面的軟件子系統(tǒng).家庭的網(wǎng)關(guān)的軟件模塊均建立在相應(yīng)的開放標(biāo)準(zhǔn)（IEEE、IETFRFCs、ITU）或行業(yè)規(guī)范（DSL/ATM^壇、CablelabsPacketCable、UPn唯壇）之上。家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)必須看到，盡管家電/IT行業(yè)與電信行業(yè)對(duì)于家庭網(wǎng)絡(luò)的理解和最初發(fā)展的思路不一樣，3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織的研究領(lǐng)域也不重疊，但家庭網(wǎng)絡(luò)仍處于不斷發(fā)展的過程中。從發(fā)展趨勢(shì)來看，兩個(gè)行業(yè)的理念在相互借鑒，相互融合，其最終的發(fā)展目標(biāo)是完全一致的。家庭網(wǎng)絡(luò)最終將發(fā)展成的目標(biāo)是：家庭網(wǎng)絡(luò)不僅僅是一個(gè)為了完成家庭內(nèi)部各種設(shè)備資源共享、協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)，還能通過與外部網(wǎng)絡(luò)（電信網(wǎng)/Internet/社區(qū)網(wǎng)）的連接，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)信息交流的目的，通過豐富多彩的業(yè)務(wù)和應(yīng)用使用戶享受到舒適、便利、安全的新的生活體驗(yàn)。因此，隨著家庭網(wǎng)絡(luò)概念的不斷發(fā)展以及對(duì)其研究的不斷深入，中國(guó)家庭網(wǎng)絡(luò)三大標(biāo)準(zhǔn)化組織的發(fā)展將最終殊途同歸，其標(biāo)準(zhǔn)化的研究領(lǐng)域?qū)?huì)出現(xiàn)必然的重合。為了提高中國(guó)在家庭網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域自主創(chuàng)新的能力，加快中國(guó)家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，進(jìn)一步提升中國(guó)自主標(biāo)準(zhǔn)的層次和質(zhì)量以及在國(guó)際上的地位和影響力，三大標(biāo)準(zhǔn)化組織應(yīng)該打破行業(yè)分割，加強(qiáng)合作，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，各盡所長(zhǎng)，攜起手來以合作共贏的態(tài)度研究中國(guó)自主的家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。5家庭網(wǎng)關(guān)發(fā)展趨勢(shì)市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè)數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)也正在改變著傳統(tǒng)的家庭生活和娛樂方式，隨著家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，必將在不久的將來興起一場(chǎng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化家庭的革命。Internet服務(wù)和豐富的數(shù)字媒體將更快更好的滲入到每個(gè)家庭，并通過家庭網(wǎng)絡(luò)傳播到每個(gè)房間、每個(gè)設(shè)備，從而改變?nèi)藗兊纳詈蛫蕵贩绞?。SOHO&由網(wǎng)關(guān)是一個(gè)獨(dú)立的路由器設(shè)備，它一方面連接寬帶接入modem另一方面組建一個(gè)家庭的網(wǎng)絡(luò)；寬帶modemfi］關(guān)是在寬帶modem勺內(nèi)部集成了家庭網(wǎng)關(guān)的功能（橋接、路由），寬帶moden?關(guān)的具體表現(xiàn)形式和組網(wǎng)結(jié)構(gòu)就如上面所說的DSLM由器網(wǎng)關(guān)和cable路由器網(wǎng)關(guān)；多業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)同時(shí)提供話音、視頻和家庭網(wǎng)關(guān)的功能；專用家庭網(wǎng)關(guān)只提供某個(gè)專門的網(wǎng)關(guān)功能，比如家庭保安、自動(dòng)化等。ParksAssociation在對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行以上分類的基礎(chǔ)上，對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)的市場(chǎng)發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果表明：家庭網(wǎng)關(guān)將從SOHO&由器網(wǎng)關(guān)和寬帶modenM關(guān)，發(fā)展到STB網(wǎng)關(guān)、多業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，最后到全家庭網(wǎng)關(guān)。同時(shí)它預(yù)測(cè)了到2005年底，以媒體網(wǎng)關(guān)為主要功能，并包含了其他家庭網(wǎng)關(guān)功能的STB網(wǎng)關(guān)將占據(jù)所有家庭網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)的53%國(guó)際DLNAB準(zhǔn)早在幾年以前，Intel就提出“數(shù)字家庭”的概念?！皵?shù)字家庭”其中一個(gè)目標(biāo)就是要把PC域和CE域有機(jī)的結(jié)合起來，充分利用PC強(qiáng)大的管理、存儲(chǔ)和處理能力，并結(jié)合CE的舒適性和易用性。使數(shù)字化的媒體內(nèi)容可以靈活方便的在眾多的設(shè)備上進(jìn)行分享，達(dá)到“任何地方、任何時(shí)間、任何設(shè)備”的目標(biāo)。并創(chuàng)造出多種多樣的創(chuàng)新用例，以滿足人們的需要，提高人們的生活質(zhì)量。2003年上半年，英特爾就帶領(lǐng)包括微軟、索尼、飛利浦、富士通、Gateway、惠普、Intel（英特爾）、舊M、健伍、聯(lián)想、MatsushitaElectric（松下）、NECCustomTechnica、諾基亞、三星、夏普、STMicroelectronics及Thomson^17家業(yè)界領(lǐng)先的消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備公司，發(fā)起并宣告“數(shù)字家庭工作組”（DHWGf式成立。DHW改門致力于簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)消費(fèi)電子、移動(dòng)設(shè)備和個(gè)人電腦等設(shè)備間的數(shù)字內(nèi)容共享，如數(shù)字音樂、數(shù)碼照片和數(shù)字視頻等。眾多的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)自身并不能始終確保各種設(shè)備間的互操作，數(shù)字家庭工作組建立的互操作性框架和技術(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則將為開發(fā)多品牌產(chǎn)品和解決方案提供指導(dǎo)，從而使它們彼此之間能夠更好地配合工作。工作組的目標(biāo)就是制訂一套指導(dǎo)準(zhǔn)則，并在未來12個(gè)月內(nèi)開發(fā)出第一款符合該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。2004年，這個(gè)組織改名為“數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟"（DLNA）,其目的一方面是把這個(gè)行業(yè)組織所覆蓋的范圍從家庭拓展到整個(gè)數(shù)字化生活的各個(gè)領(lǐng)域，另一方面也想表明，該組織的研究工作已經(jīng)有了成果，不再是一個(gè)工作組，而是一個(gè)聯(lián)盟。DLNAv1.0的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定完成，目前正在進(jìn)行v2.0版本的制定工作。在v2.0版本中，主要集中在遠(yuǎn)程用戶接口和數(shù)字傳輸內(nèi)容保護(hù)方面。國(guó)內(nèi)閃聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)“閃聯(lián)”是由信息產(chǎn)業(yè)部主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)IT五巨頭（聯(lián)想、長(zhǎng)城、海信、康佳、TCL）發(fā)起成立的“信息設(shè)備資源共享協(xié)同服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化工作組”。工作組的任務(wù)是在信息技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，通過開發(fā)IGRS（信息設(shè)備資源共享協(xié)同服務(wù)）協(xié)議，在有限范圍網(wǎng)絡(luò)域（有線、無(wú)線）內(nèi)，支持多種信息設(shè)備、家用電器、通信設(shè)備之間的設(shè)備自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)、資源共享和協(xié)同服務(wù)，從而提高這些設(shè)備間的互操作性和易用性，并創(chuàng)造出新的應(yīng)用模式和豐富的應(yīng)用。閃聯(lián)的目標(biāo)和技術(shù)策略實(shí)際上與DLNA1基本相同的，不同的是閃聯(lián)是中國(guó)自己的行業(yè)聯(lián)盟。在中國(guó)市場(chǎng)上推起一個(gè)屬于自己的標(biāo)準(zhǔn)，并且使這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)成為未來國(guó)際產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一個(gè)重要組成部分。根據(jù)五巨頭共同描繪的未來藍(lán)圖，一旦這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)成為現(xiàn)實(shí)，那將意味著，所有信息設(shè)備之間將實(shí)現(xiàn)“互通互聯(lián)”，不同企業(yè)的產(chǎn)品都將歸納于一個(gè)體系之下。通過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以利用電視，方