基于NiosⅡ的家庭網關設計與研究.pdf

1、隨著數(shù)字家庭網絡技術的發(fā)展，人們對于住宅的舒適、方便和效率的要求越來越高。家庭網關是家庭內網和外網這兩個網絡的連接點，作為數(shù)字家庭網絡的核心部件，將直接影響到家庭網絡的性能。 本文從家庭網關的實際需求出發(fā)，結合家庭網關的技術現(xiàn)狀，運用SOPC技術、互聯(lián)網技術和藍牙技術等，對家庭網關的實現(xiàn)方案和相關技術開展研究。 首先，本文闡述了家庭網關相關技術和研究現(xiàn)狀，分析和研究了數(shù)字家庭網絡的基本需求和功能，在此基礎上，應用基于Ni

2、osⅡ的SOPC技術，提出了一種基于家庭網關的遠程監(jiān)控模型，并給出了家庭網關的總體設計方案。該方案以基于NiosⅡ的SOPC技術為核心，構建家庭網關的軟硬件系統(tǒng)，充分發(fā)揮了FPGA的可編程特性和IP核的易移植等特點，有效彌補了傳統(tǒng)嵌入式網關的兼容性差、不易移植的缺陷，對家庭網關的設計與開發(fā)作了有益的探討。 然后，在對Altera公司提供的NiosⅡ軟核以及開發(fā)工具的學習和研究的基礎上，開展了家庭網關相關IP核的設計與整合，實現(xiàn)了

3、NiosⅡ處理器系統(tǒng)的設計和各類接口電路的設計，建立了家庭網關的微處理器平臺；以ROK101007藍牙模塊和RTL8019AS以太網模塊作為網關的內網和外網接口，應用QuartusⅡ和SOPCBuilder設計工具完成了家庭網關硬件平臺的構建，同時給出了各模塊在Modelsim中的仿真測試結果，并在實驗開發(fā)平臺上得到了驗證。 接著，基于硬件抽象層系統(tǒng)庫(HAL)規(guī)范，探討了基于NiosⅡ的軟件平臺的構建技術和方法，并詳細闡述了網

4、關軟件平臺中的啟動程序設計、設備驅動程序設計、μC/OS-Ⅱ內核的移植和配置以及LwIP協(xié)議棧的配置等，實現(xiàn)了家庭網關的軟件平臺構建。 最后，基于上述軟硬件平臺，應用HTTP協(xié)議、CGI技術，編程實現(xiàn)了HTTP服務器與客戶端的動態(tài)交互，從而實現(xiàn)家庭網關的遠程控制功能；針對藍牙模塊，本文提出了靜態(tài)映射表+動態(tài)更新的機制，在藍牙模塊通信任務內部設計了藍牙家電映射表，實現(xiàn)家庭網關與各家電設備的通信；應用μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的軟件開發(fā)