一种基于嵌入式终端家庭智能网关的工作方法

文档序号:7864484

专利名称::一种基于嵌入式终端家庭智能网关的工作方法
技术领域
:本发明涉及一种基于嵌入式终端家庭智能网关的工作方法,属于电子信息
技术领域

背景技术
:随着无线传感器网络的发展以及Android系统在电子信息
技术领域
的发展,无线传感器网络通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用,打破了之前的传统思维,人类可以实现无所不在的计算和网络连接。Android平台具有良好的开放性和兼容性,是当前广泛流行的移动设备操作系统。通过嵌入式终端家庭智能网关的实现,人们可以通过更友好的人机界面,实时查看无线传感器网络中的一些节点信息,实现信息的交互。现有的家庭智能网关,一种是运行在PC机上,缺点是不能在PC机上运行其他易除干扰通信的软件,时刻处于运行状态时功耗大、体积大、价格昂贵。一种方法是采用嵌入式微处理器,基于嵌入式Linux操作系统,如专利号为201110442852.2(一种用于智能家庭网络的家庭网关,发明人熊璞、张磊、张永恒)的专利所描述的家庭智能网关,虽然解决了功耗大、体积大、价格昂贵的缺点,但是该嵌入式微处理器的数据存储和处理功能不够强大,并且兼容性和可扩展性差。本发明基于基于ARMCortex-A9硬件平台,依托嵌入式Android系统,采用SQLite数据库完成数据的存储处理工作。不仅具有功耗小、体积小、价格低廉的特点,还具有强大的数据存储处理显示功能,良好的兼容性和可扩展性。
发明内容针对现有技术的不足,本发明提供一种基于嵌入式终端家庭智能网关的工作方法。本发明嵌入式终端家庭智能网关连接无线传感器网络协调器,接收无线传感器网络协调器传回的数据并进行处理,同时将数据通过Internet发送到后台服务器进行存储记录,实现查看和控制整个无线传感器网络系统的功能。为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下一种基于嵌入式终端家庭智能网关的工作方法,通过Android系统终端实现,该智能网关包括嵌入式终端、ZigBee无线传感器节点、ZigBee协调器节点,ZigBee无线传感器节点连接家用电器,ZigBee协调器节点和ZigBee无线传感器节点之间通过ZigBee无线网络通讯;嵌入式终端集成了无线传输模块和以太网模块,能够与ZigBee协调器节点实现通讯,也能够通过以太网模块连接Internet网络,该方法步骤如下I)ZigBee无线传感器节点通过自组织网络,即通过格栅状的拓扑结构,将智能性由交换机分散到接入点中,使ZigBee无线传感器节点无须经过嵌入式终端即可相互通信,从而消除了集中的故障,并提供了自愈和自我组织的功能,无线传感器节点移动使得彼此间的联系发生变化时,通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新,形成互通互联的ZigBee网络;2)ZigBee无线传感器节点检测到数据之后,将数据发送给ZigBee协调器节点,此过程在ZigBee技术中,使用的主要函数是AF_DataRequestO函数,此函数最终会调用APSDE_DataReq原语,AF_DataRequest函数的调用会触发afDataConfirmO函数,数据的发送结果也是由afDataConfirmO函数返回;3)ZigBee协调器节点收到数据后,经过校验解析后,将数据发送到嵌入式终端进行数据校验解析,即预定的通信协议对缓冲区中以0x7E开始和以0x7E结束的完整数据帧进行解封装,解析出无线传感器网络网关发送的命令字和有效数据,根据命令格式判断接收数据的类型为数据帧还是应答帧,并根据命令执行相应的处理,包括数据帧的存储、丢弃和应答帧的应答;4)嵌入式终端对收到的数据进行校验解析,采用占用内存较少的嵌入式数据库SQLite,解决嵌入式内存小运行速度慢的难题,在使用时通过Andrοid系统下驱动的方式进行打开,创建需要的数据库表和主键,存储数据处理线程中无线传感器网络网关传回来的数据,按照查询条件进行条件查询并将查询结果返回,完成数据的存储处理;对于SQLite的操作,Android提供了SQLitData-base和SQLitOpenHelper两个类;SQLitOpenHelper提供两个方法onCreatO和onUpgradeO对SQLite数据库进行创建和更新,提供getWritableDatabaseO或getReadableDatabaseO方法来获得数据库对象;SQLitDatabase类则提供一些方法,能够创建、删除、执行SQL指令、完成常规的数据库管理任务,如execSQLO能执行SQL语句,insert()能够插入表项,updateO能够更新表项;5)用户通过嵌入式终端的客户端,采用SQLite数据库进行存取操作,利用了Android中的TableLayout进行表中对应字段的显示,同时利用游标cursor进行表中字段的查询,可以实现对数据库的访问,实现对各个传感器模块监测数据的读取显示操作;6)基于Android系统的嵌入式终端通过Android系统的Button事件取得操作指令,并将指令下传给ZigBee协调器节点,ZigBee协调器节点接收到指令后,通过数据帧的检测确定需要接收指令的ZigBee无线传感器节点,令通过步骤2)中所述方法传达给对应的ZigBee无线传感器节点即完成对ZigBee无线传感器节点连接的家用电器的控制操作。本发明为嵌入式终端设计的家庭智能网关,需要解决信息数据的采集、书立、显示、应答和公网交互问题。本发明基于ARMCortexA9硬件平台,依托嵌入式Android系统,通过ZigBee无线传感器节点实现信息数据的采集,上传至嵌入式终端后,通过SQLite完成数据的存储、处理、界面显示、控制操作等功能。本发明基于当前广泛流行的Android系统进行控制显示终端设计,使用支持组件重用和替换的应用框架,使用开源的SQLite结构数据库,具有良好的兼容性和可拓展性。同时采用图形界面交互,界面直观美好,所见即所得,具有良好的用户体验效果。使用Android系统的终端实现对家具设备的操作和控制,可以替代智能家居系统专用控制器,减少硬件设计的复杂度,也减少了用户的使用成本。本发明不仅具有功耗小、体积小、价格低廉的优点,还具有强大的数据存储、处理、显示功能,良好的兼容性和可扩展性,对于同类嵌入式平台,可移植性强,对于推动嵌入式无线传感器网络设备的普及应用具有积极意义。具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步描述。实施例一种基于嵌入式终端家庭智能网关的工作方法,通过Android系统终端实现,该智能网关包括嵌入式终端、ZigBee无线传感器节点、ZigBee协调器节点,ZigBee无线传感器节点连接家用电器,ZigBee协调器节点和ZigBee无线传感器节点之间通过ZigBee无线网络通讯;嵌入式终端集成了无线传输模块和以太网模块,能够与ZigBee协调器节点实现通讯,也能够通过以太网模块连接Internet网络,该方法步骤如下I)ZigBee无线传感器节点通过自组织网络,即通过格栅状的拓扑结构,将智能性由交换机分散到接入点中,使ZigBee无线传感器节点无须经过嵌入式终端即可相互通信,从而消除了集中的故障,并提供了自愈和自我组织的功能,无线传感器节点移动使得彼此间的联系发生变化时,通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新,形成互通互联的ZigBee网络;2)ZigBee无线传感器节点检测到数据之后,将数据发送给ZigBee协调器节点,此过程在ZigBee技术中,使用的主要函数是AF_DataRequestO函数,此函数最终会调用APSDE_DataReq原语,AF_DataRequest函数的调用会触发afDataConfirmO函数,数据的发送结果也是由afDataConfirmO函数返回;3)ZigBee协调器节点收到数据后,经过校验解析后,将数据发送到嵌入式终端进行数据校验解析,即预定的通信协议对缓冲区中以0x7E开始和以0x7E结束的完整数据帧进行解封装,解析出无线传感器网络网关发送的命令字和有效数据,根据命令格式判断接收数据的类型为数据帧还是应答帧,并根据命令执行相应的处理,包括数据帧的存储、丢弃和应答帧的应答;·4)嵌入式终端对收到的数据进行校验解析,采用占用内存较少的嵌入式数据库SQLite,解决嵌入式内存小运行速度慢的难题,在使用时通过Android系统下驱动的方式进行打开,创建需要的数据库表和主键,存储数据处理线程中无线传感器网络网关传回来的数据,按照查询条件进行条件查询并将查询结果返回,完成数据的存储处理;对于SQLite的操作,Android提供了SQLitData-base和SQLitOpenHelper两个类;SQLitOpenHelper提供两个方法onCreatO和onUpgradeO对SQLite数据库进行创建和更新,提供getWritableDatabaseO或getReadableDatabaseO方法来获得数据库对象;SQLitDatabase类则提供一些方法,能够创建、删除、执行SQL指令、完成常规的数据库管理任务,如execSQLO能执行SQL语句,insert()能够插入表项,updateO能够更新表项;5)用户通过嵌入式终端的客户端,采用SQLite数据库进行存取操作,利用了Android中的TableLayout进行表中对应字段的显示,同时利用游标cursor进行表中字段的查询,可以实现对数据库的访问,实现对各个传感器模块监测数据的读取显示操作;6)基于Android系统的嵌入式终端通过Android系统的Button事件取得操作指令,并将指令下传给ZigBee协调器节点,ZigBee协调器节点接收到指令后,通过数据帧的检测确定需要接收指令的ZigBee无线传感器节点,令通过步骤2)中所述方法传达给对应的ZigBee无线传感器节点即完成对ZigBee无线传感器节点连接的家用电器的控制操作。权利要求1.一种基于嵌入式终端家庭智能网关的工作方法,通过Android系统终端实现,该智能网关包括嵌入式终端、ZigBee无线传感器节点、ZigBee协调器节点,ZigBee无线传感器节点连接家用电器,ZigBee协调器节点和ZigBee无线传感器节点之间通过ZigBee无线网络通讯;嵌入式终端集成了无线传输模块和以太网模块,能够与ZigBee协调器节点实现通讯,也能够通过以太网模块连接Internet网络,该方法步骤如下1)ZigBee无线传感器节点通过自组织网络,即通过格栅状的拓扑结构,将智能性由交换机分散到接入点中,使ZigBee无线传感器节点无须经过嵌入式终端即可相互通信,从而消除了集中的故障,并提供了自愈和自我组织的功能,无线传感器节点移动使得彼此间的联系发生变化时,通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新,形成互通互联的ZigBee网络;2)ZigBee无线传感器节点检测到数据之后,将数据发送给ZigBee协调器节点,此过程在ZigBee技术中,使用的主要函数是AF_DataRequest()函数,此函数最终会调用APSDE_DataReq原语,AF_DataRequest函数的调用会触发afDataConfirmO函数,数据的发送结果也是由afDataConfirmO函数返回;3)ZigBee协调器节点收到数据后,经过校验解析后,将数据发送到嵌入式终端进行数据校验解析,即预定的通信协议对缓冲区中以0x7E开始和以0x7E结束的完整数据帧进行解封装,解析出无线传感器网络网关发送的命令字和有效数据,根据命令格式判断接收数据的类型为数据帧还是应答帧,并根据命令执行相应的处理,包括数据帧的存储、丢弃和应答中贞的应答;4)嵌入式终端对收到的数据进行校验解析,采用占用内存较少的嵌入式数据库SQLite,解决嵌入式内存小运行速度慢的难题,在使用时通过Android系统下驱动的方式进行打开,创建需要的数据库表和主键,存储数据处理线程中无线传感器网络网关传回来的数据,按照查询条件进行条件查询并将查询结果返回,完成数据的存储处理;对于SQLite的操作,Android提供了SQLitData-base和SQLitOpenHelper两个类;SQLitOpenHelper提供两个方法onCreatO和onUpgradeO对SQLite数据库进行创建和更新,提供getWritableDatabaseO或getReadableDatabaseO方法来获得数据库对象;SQLitDatabase类则提供一些方法,能够创建、删除、执行SQL指令、完成常规的数据库管理任务,如execSQLO能执行SQL语句,insert()能够插入表项,updateO能够更新表项;5)用户通过嵌入式终端的客户端,采用SQLite数据库进行存取操作,利用了Android中的TableLayout进行表中对应字段的显示,同时利用游标cursor进行表中字段的查询,可以实现对数据库的访问,实现对各个传感器模块监测数据的读取显示操作;6)基于Android系统的嵌入式终端通过Android系统的Button事件取得操作指令,并将指令下传给ZigBee协调器节点,ZigBee协调器节点接收到指令后,通过数据帧的检测确定需要接收指令的ZigBee无线传感器节点,令通过步骤2)中所述方法传达给对应的ZigBee无线传感器节点即完成对ZigBee无线传感器节点连接的家用电器的控制操作。全文摘要一种基于嵌入式终端家庭智能网关的工作方法,属于电子信息的智能网关
技术领域
。以运行在ARMCortex-A9芯片上的Android系统为载体,开发运行于Android平台的家庭智能网关,数据经过ZigBee无线网络传输、嵌入式终端校验解析、SQLite存储处理,实现了基于嵌入式Android平台的无线传感器网络家庭智能网关的数据接收、处理和存储、控制功能。本发明不仅具有功耗小、体积小、价格低廉的优点,还具有强大的数据存储、处理、显示功能,良好的兼容性和可扩展性,对于同类嵌入式平台,可移植性强,对于推动嵌入式无线传感器网络设备的普及应用具有积极意义。文档编号H04W84/18GK102917477SQ201210428270公开日2013年2月6日申请日期2012年10月31日优先权日2012年10月31日发明者袁东风,于莉,张海霞,徐加利,林慧琳,王镜伟,李宗璋,孙文,王君君,杨刚震申请人:山东大学
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