關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)概念，它作為連接感知層與網(wǎng)絡(luò)層的紐帶，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以實現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)，以及不同類型感知網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。既可以實現(xiàn)廣域互聯(lián)。也可以實現(xiàn)局域互聯(lián)。在無線傳感網(wǎng)中，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是不可或缺的核心設(shè)備。此外物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還需要具備設(shè)備管理功能，運營商通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以管理底層的各感知節(jié)點，了解各節(jié)點的相關(guān)信息，并實現(xiàn)遠程控制。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的形態(tài)

從物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的定義來看，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)很難以某種相對固定的形態(tài)出現(xiàn)?？傮w說凡是可以起到將感知層采集到的信息通過此終端的協(xié)議轉(zhuǎn)換發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備都可以算做物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。形態(tài)可以盒子狀也可以是平板電腦，可以有顯示屏幕的交互式形態(tài)，也可以是封閉或半封閉的非交互形態(tài)。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)鍵技術(shù)

1、多標(biāo)準(zhǔn)互通接入能力：目前用于近程通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)很多。常見的傳感網(wǎng)技術(shù)包括 ZigBee、Z-Wave 、 RUBEE 、 WirelessHART 、 IETF6IowPAN 、nSTeON 等。各類技術(shù)主要針對某一類應(yīng)用展開，之間缺乏兼容性和體系規(guī)劃。如：Z.Wave主要應(yīng)用于無線智能家庭網(wǎng)絡(luò)，RUBEE適用于惡劣環(huán) 境，WirelessHART 主要集中在工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域。實現(xiàn)各種通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)互通，成為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)必須要解決的問題。是針對每種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計單獨的網(wǎng)關(guān)，再通過網(wǎng)關(guān)之間的統(tǒng)一接口實 現(xiàn)。還是采用標(biāo)準(zhǔn)的適配層、不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)相應(yīng)的接口實現(xiàn)。

2、網(wǎng)關(guān)的可管理性：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為與網(wǎng)絡(luò)相連的網(wǎng)元，其本身要具備一定的管理功能，包括注冊登錄管理、權(quán)限管理、任務(wù)管理、數(shù)據(jù)管理、故障管理、狀 態(tài)監(jiān)測、遠程診斷、參數(shù)查詢和配置、事件處理、遠程控制、遠程升級等。如需要實現(xiàn)全網(wǎng)的可管理，不僅要實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)設(shè)備本身的管理，還要進一步通過網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點的管理，例如獲取節(jié)點的標(biāo)識、狀態(tài)、屬性等信息，以及遠程喚醒、控制、診斷、升級維護等。盡管根據(jù)子網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同。協(xié)議的復(fù)雜性不同，所能進行的管理內(nèi)容有較大差異。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用方向

有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的地方，必然有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的存在。通過連接感知層的傳感器、射頻（RFID）、微機電系統(tǒng)（MEMS）、智能嵌入式終端，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用將遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、路燈照明管控、景觀照明管控、樓宇照明管控、廣場照明管控、 老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領(lǐng)域。不同的應(yīng)用方向的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)所使用的協(xié)議與網(wǎng)關(guān)形態(tài)會不同差異，但它們基本功能都是把感知層采集到的各類信息通過相關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換形成高速數(shù)據(jù)傳遞到互聯(lián)網(wǎng)，同時實現(xiàn)一定管理功能。

下面介紹兩個經(jīng)典智能家居網(wǎng)關(guān)設(shè)計方案：

一、TI 住宅智能家居網(wǎng)關(guān)參考設(shè)計

描述

此設(shè)計可為家庭自動化應(yīng)用提供 ZigBee? 家庭自動化 （HA 1.2） 認(rèn)證的參考網(wǎng)關(guān)。由 Sitara? AM335x 處理器提供支持的功能豐富且基于 Linux 的網(wǎng)絡(luò)和 GUI 示例應(yīng)用可以使用基于 SimpleLink? ZigBee CC2531無線 MCU 的軟件狗控制和監(jiān)控 ZigBee 節(jié)點。此設(shè)計包含幾十個可簡化 Linux 系統(tǒng)中的 ZigBee 集成和應(yīng)用開發(fā)的 API。

特性

用于家庭自動化的簡單 API，將 TCP/IP 集成到 ZigBee 網(wǎng)橋，有助于加快應(yīng)用的開發(fā)速度和簡化低功耗連接解決方案的集成

基于 CC2531 的運行 ZigBee 家庭自動化 （HA 1.2） 認(rèn)證協(xié)議堆棧的 USB 軟件狗、MAC 和 PHY，針對互操作性進行了全面測試

基于 Sitara AM335x BeagleBone Black 社區(qū)支持的低成本開源開發(fā)平臺和基于小型 USB 軟件狗的 SimpleLink? ZigBee CC2531 無線 MCU

可從 TI 網(wǎng)上商店或通過授權(quán)經(jīng)銷商獲取所有系統(tǒng)硬件組件。還可獲取基于 Wiki 的用戶指南以生成和編譯 Linux 開源組件

基于 Linux 的現(xiàn)成系統(tǒng)軟件和硬件實現(xiàn)，用于通過以太網(wǎng)將 ZigBee 傳感器連接到 TCP/IP 應(yīng)用，包括所有應(yīng)用程序、Linux 中間件、ZigBee 堆棧和硬件組件

用于 BeagleBone Black 的 Z-Stack? Linux 網(wǎng)關(guān)安裝程序軟件包和用于 SimpleLink CC2531 軟件狗的 ZigBee 家庭自動化堆棧是免費的，可從 TI 的 Z-Stack? 軟件頁面進行下載。

硬件設(shè)計框圖

詳細資料：AM335x ARM Cortex-A8 微處理器（MPU）詳細介紹

軟件設(shè)計框圖

相關(guān)軟件與工具：CC2531 USB 評估模塊套件

應(yīng)用：家庭網(wǎng)關(guān)

二、NXP JN5168 LPC3240 智能網(wǎng)關(guān)解決方案

描述

NXP JN5168 LPC3240智能網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)以太網(wǎng)和ZigBee或JenNet IP網(wǎng)絡(luò)之間信息的轉(zhuǎn)換，它是兩種網(wǎng)絡(luò)之間溝通的中樞。有了它以太網(wǎng)就可以輕松控制、訪問、上傳ZigBee、JenN

et-IP網(wǎng)絡(luò)智能照明節(jié)點的信息，再經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)路由器就可以方便聯(lián)接至云端，這樣透過手機、計算機等可實時監(jiān)控智能終端。如ZigBee/JenNet-IP網(wǎng)絡(luò)上的智能照明（智能燈泡）節(jié)點可以經(jīng)由這個網(wǎng)關(guān)而被手機APP控制，手機APP也可以查詢當(dāng)前智能照明節(jié)點的所有狀態(tài)。

方案特色

? 可支持ZigBee HA&LL或JenNet-IP智能照明網(wǎng)絡(luò)
? 連通以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)/協(xié)議
? 支持標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)安全，支持本地Web服務(wù)器
? 可編程的自定義應(yīng)用程序，可定制的LED和按鍵的功能。
? 使用OpenWRT Linux操作系統(tǒng)
? NXP LPC 3240 ARM9主機控制器
? 通過CE和FCC認(rèn)證

功能框圖

規(guī)格說明

1）重要部件

? LPC3240 ARM9處理器 LPC3240 采用了一個ARM926EJ-S CPU，具備Harvard架構(gòu)，5級流水線和完整的存儲器管理單元（MMU），工作頻率最高可達266 MHz，包含256 kB片內(nèi)靜態(tài)RAM，一個NAND閃存接口，一個以太網(wǎng)MAC，一個支持SDR和DDR SDRAM的外部總線接口，以及其它靜態(tài)設(shè)備。另外，LPC3240包含一個USB 2.0全速接口，7個UART，2個I2C總線接口，2個SPI/SSP端口，2個I2S總線接口，2個單輸出PWM，一個電機控制PWM，6個帶捕獲輸 入和比較輸出的通用定時器，一個SD接口，以及一個帶觸摸屏檢測選項的10位模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）。

? JN5168 Zigbee無線通訊 JN5168是超低功耗的32位RISC高性能無線微控制器，帶256 kB嵌入式閃存、32 kB RAM和4 kB EEPROM存儲器，集成了2.4 GHz IEEE802.15.4兼容型收發(fā)器和各種模擬和數(shù)字外設(shè)，15 mA工作電流特性和0.6 μA睡眠定時器模式實現(xiàn)出色的電池壽命，支持用一枚鈕扣電池直接供電。JN5168支持JenNet-IP、ZigBee Home Automation、ZigBee Smart Energy、ZigBee Light Link、RF4CE和IEEE802.15.4網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。

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標(biāo)簽：家居、智能家居、網(wǎng)關(guān)、設(shè)計方案

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文章名稱：《經(jīng)典智能家居網(wǎng)關(guān)設(shè)計方案》

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