本发明涉及物联网技术领域和嵌入式领域，其中涉及到一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关。
背景技术：
随着信息社会的发展，网络和信息家电已经越来越多的出现在人们的生活之中，而这一切发展的最终目标都是给人类提供一个舒适、便捷、高效、安全的生活环境。如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当今世界的一个热点问题。目前，常规的物联网网关，控制部分是由单片机来控制，随着新功能的不断增加和性能的不断提升，单片机的控制处理能力需要大大增强，需要具有网络功能的嵌入式操作系统来完成。
但是由于如下原因：1、常用的嵌入式linux系统属于开放的通用操作系统，运行在通用计算机架构体系，不可避免的会受到病毒和黑客的攻击；2、系统兼容性低，移植性差、扩展性差。处理出现的问题周期长，系统维护开销大；开发周期长，成本高；3、只能接入装有无线zigbee模块的家用电器，由于通讯协议的不同而不能接入。因此，应用范围受限，而且，兼容性差、成本高，由于通讯协议的不同而不能接入。因此，应用范围受限，为此提供一种结构简单合理，安全可靠的智能家居系统就成为该技术领域急需解决的技术难题。目前zigbee是基于ieee802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，zigbee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。openwrt是一个嵌入式的linux发行版，但是不同于其他许多用于路由器的发行版，它是一个从零开始编写的、功能齐全的、高度模块化、高度自动化、容易修改的路由器操作系统，拥有强大的网络组件和扩展性，常常被用于工控设备、电话、小型机器人、智能家居、路由器以及voip设备中。
技术实现要素：
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种结构简单合理，安全可靠的家庭网关。
采取以下技术方案：一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关，所述嵌入式智能家庭网关包含集成zigbee无线模块和控制模块的pcb板；其中控制模块内包含有系统控制芯片、wifi无线单元、路由单元、api接口单元以及支持ipv4、ipv6双协议切换网络连接单元；所述嵌入式智能家庭网关外接传感器；所述嵌入式智能家庭网关外接传感器；所述嵌入式智能家庭网关的系统控制芯片通过所述api接口单元接收通讯终端发送的第一控制指令，并传输给zigbee无线模块中的zigbee控制芯片，zigbee控制芯片接收所述第一控制指令并传输到数据收发单元，控制所述传感器开始或停止采集室温、煤气含量、烟火报警信号；所述传感器采集室温、煤气含量、烟火报警信号之后，传递到所述数据收发单元，并通过zigbee控制芯片传递给系统控制芯片，系统控制芯片通过所述api接口单元将接收到的所述室温、煤气含量、烟火报警信号传送至通讯终端，进行数据监控并采取相应的措施；
所述嵌入式智能家庭网关还通过所述wifi无线单元外接外部受控设备，外部受控设备内置无线网卡和开关控制装置，外部受控设备通过所述无线网卡连接到所述嵌入式智能家庭网关控制模块的wifi无线单元上，系统控制芯片通过所述api接口单元接收通讯终端发送的第二控制指令，通过wifi无线单元将第二控制指令传输到外部受控设备，外部受控设备接收第二控制指令通过内置的开关控制装置控制外部受控设备的动作。
进一步的，在本发明的一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关中，所述嵌入式智能家庭网关采用以下任一一个方式来连接到因特网：wifi无线单元与手机或电脑建立无线连接、路由单元与电脑建立有线连接、ipv4、ipv6双协议切换网络连接单元中任意一个协议来与手机或电脑建立通讯连接。
进一步的，在本发明的一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关中，所述嵌入式智能家庭网关的系统控制芯片嵌入了openwrt系统；所述通讯终端包含手机或电脑。
进一步的，在本发明的一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关中，所述ipv4、ipv6双协议切换网络连接单元中，ipv4与ipv6互联互通，采用ipv4与ipv6单一模式接入或者混合接入，二者随意相互切换或共同工作。
进一步的，在本发明的一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关中，所述嵌入式智能家庭网关还包括可挂载网卡，嵌入式智能家庭网关通过所述可挂载网卡与手机或电脑进行4g通讯，以连接到因特网。
进一步的，在本发明的一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关中，所述路由单元提供一个wlan口，两个lan口来与电脑建立有线连接。
进一步的，在本发明的一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关中，所述传感器与数据收发单元通过基于zigbee协议的网络进行连接，以实现远程组网监控、采集和预警。
进一步的，在本发明的一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关中，所述系统控制芯片的uart_rxd1/gpio46/pwm_ch1与uart_rxd1/gpio46/pwm_ch0引脚分别与zigbee控制芯片的p0.3和p0.2引脚相连，实现数据的传输；所述系统控制芯片的wled_n/gpio44引脚与zigbee控制芯片的reset_n引脚相连接到同一个复位按钮上，对所述网关设备进行统一复位。
进一步的，在本发明的一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关中，所述zigbee无线模块的数据收发单元包含包含顺次连接的lc振荡电路、滤波电路及天线，所述的滤波电路包含依次串联的第一电容、第二电容及第三电容，其中第一电容和第三电容一端接地，第二电容一端接天线。
进一步的，在本发明的一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关中，所述zigbee控制芯片通过re_p与rf_n引脚连接数据收发单元，对网关采集的信号进行收发。
本发明不仅仅满足家庭远程监控、家庭安防等个性化需求，还可以通过扩展zigbee单元实现家庭内部无线网络的建立，支持各种通信方式和网络协议的传感器设备，同时协议转换效率高，应用范围广泛，抗干扰能力强。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例系统结构功能框架图；
图2是本发明实施例电路连接图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
请参阅图1，本发明基于物联网的嵌入式智能家庭网关10，一端与通讯终端50相连，一端与外部受控设备60无线连接。
所述嵌入式智能家庭网关10包含集成zigbee无线模块30和控制模块20的pcb板；其中控制模块20内包含有系统控制芯片202、wifi无线单元203、路由单元204、api接口单元201以及支持ipv4、ipv6双协议切换网络连接单元205；所述zigbee无线模块30包含zigbee控制芯片301及数据收发单元302，所述嵌入式智能家庭网关10外接传感器40；在本发明的实施例中，所述系统控制芯片202由mt7628芯片来实现，所述zigbee控制芯片301由cc2530芯片来实现，通讯终端50由手机或电脑来实现。
所述嵌入式智能家庭网关10外接传感器40；所述嵌入式智能家庭网关10的系统控制芯片202通过所述api接口单元201接收通讯终端50发送的第一控制指令，并传输给zigbee无线模块30中的zigbee控制芯片301，zigbee控制芯片301接收所述第一控制指令并传输到数据收发单元302，控制所述传感器40开始或停止采集室温、煤气含量、烟火报警信号；所述传感器40采集室温、煤气含量、烟火报警信号之后，传递到所述数据收发单元302，并通过zigbee控制芯片301传递给系统控制芯片202，系统控制芯片202通过所述api接口单元201将接收到的所述室温、煤气含量、烟火报警信号传送至通讯终端50，进行数据监控并采取相应的措施。
所述嵌入式智能家庭网关10还通过所述wifi无线单元203外接外部受控设备60，外部受控设备60内置无线网卡和开关控制装置，外部受控设备60通过所述无线网卡连接到所述嵌入式智能家庭网关10控制模块20的wifi无线单元203上，系统控制芯片202通过所述api接口单元201接收通讯终端50发送的第二控制指令，通过wifi无线单元203将第二控制指令传输到外部受控设备60，外部受控设备60接收第二控制指令而通过内置的开关控制装置控制外部受控设备60的动作。如当手机或电脑下发第一控制指令，通过所述嵌入式智能家庭网关10控制传感器40采集到室温、煤气含量、烟火报警信号后，将所述报警信号通过嵌入式智能家庭网关10传递到手机或电脑，手机或电脑收到所述报警信号后下发第二控制指令，通过所述嵌入式智能家庭网关10将第二控制指令传递到灭火器开关控制装置、空调的开关控制装置来分别控制灭火器喷洒灭火或控制空调降温或升温。
在本发明的一种基于物联网的嵌入式智能家庭网关10中，所述嵌入式智能家庭网关10采用以下任一一个方式来连接到因特网：wifi无线单元203与手机或电脑建立无线连接、路由单元204与电脑建立有线连接、ipv4、ipv6双协议切换网络连接单元205中任意一个协议来与手机或电脑建立通讯连接，以连接到因特网上。
所述嵌入式智能家庭网关10的mt7628芯片嵌入了openwrt系统；所述手机或电脑包含手机或电脑。
所述ipv4、ipv6双协议切换网络连接单元205中，ipv4与ipv6互联互通，采用ipv4与ipv6单一模式接入或者混合接入，二者随意相互切换或共同工作。
所述嵌入式智能家庭网关10还包括可挂载网卡206，嵌入式智能家庭网关10通过所述可挂载网卡206与手机或电脑进行4g来连接到因特网。
所述路由单元204提供一个wlan口，两个lan口来与电脑建立有线连接。
所述传感器40与数据收发单元302通过zigbee协议网络进行连接，以实现远程组网监控、采集和预警。
参考图2，本发明实施例电路连接图，所述控制模块20还包含mt7628芯片供电电路1，mt7628芯片通过vdd3v3引脚连接mt7628芯片供电电路1；所述zigbee无线模块30还包含保护电路2、第一晶振3、第二晶振4；所述cc2530芯片通过p2.3和p2.4引脚接第一晶振3，为外部电路提供统一的频率；所述cc2530芯片通过xosc32m_q1和xosc32m_q2引脚连接第二晶振4，为cpu提供统一的晶振；所述cc2530芯片通过coupl和rbias引脚接保护电路2，为cc2530芯片提供电压保护。
所述cc2530芯片通过re_p与rf_n引脚连接数据收发单元302，对网关采集的信号进行收发。
所述数据收发单元302包含顺次连接的lc振荡电路8、滤波电路7及天线6；zigbee无线模块30通过所述数据收发单元302进行信号采集和接收，通过uart串口将信号传递到mt7628芯片进行处理，所述mt7628芯片与zigbee无线模块30通过uart串口连接。
mt7628芯片的uart_rxd1/gpio46/pwm_ch1与uart_rxd1/gpio46/pwm_ch0引脚分别与cc2530芯片的p0.3和p0.2引脚相连，实现数据的传输；所述mt7628芯片的wled_n/gpio44引脚与cc2530芯片的reset_n引脚相连接到同一个复位按钮上，对所述嵌入式智能家庭网关10进行统一复位。
所述zigbee无线模块30的保护电路2，连接第一放电电容c20、第二放电电容c21和一个下拉电阻r2，第一放电电容c20、第二放电电容c21和一个下拉电阻r2一端接地，为cc2530芯片提供保护。
所述mt7628芯片的供电电路1，连接3.3v直流电源，并通过两个并联的滤波电容c18和c19接地，给mt7628芯片提供稳定的3.3v电压。所述zigbee无线模块30的数据收发单元302中的滤波电路7包含依次串联的第一电容c14、第二电容c12及第三电容c15，其中第一电容c14和第三电容c15一端接地，第二电容c12一端接天线sma。所述zigbee无线模块30的数据收发单元302中的lc振荡电路包含第一电感l4，通过第四电容c11与第二电感l5相连，其中第二电感l5通过第五电容c17接地。所述cc2530芯片的re_p与rf_n引脚通过第六电容c13与第七电容c16与数据收发单元302相连，进行信号的收发。所述mt7628芯片的ref_clk_o/gpio37引脚接系统指示灯；ephy_led0_n_jtdo/gpio43、ephy_led1_n_jtdi/gpio42、ephy_led2_n_jtms/gpio41及ephy_led3_n_jtclk/gpio40引脚接wlan/lan指示灯。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。