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智能家居系统硬件验证平台设计与实现

作　者: 蒋鹏
导　师: 曾桂根
学　校: 南京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: OMAP3530 U-Boot 智能家居 智能网关
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着新一代信息技术、通信技术和物联网技术的快速发展,以及人们对现代生活品质要求的不断提高,智能家居得到了快速发展。随着十二五规划将智能家居的发展列入其中,智能家居产业在未来的几年将会迎来迅猛发展的高峰期。与此同时,越来越多的新技术也被应用于智能家居系统中,因此迫切需要一种对当前以及将来可能出现的各种智能家居技术进行技术验证的硬件平台,满足各种家居技术的验证和设计需求。本文通过对智能家居系统硬件平台功能的需求分析,各个模块的原理图设计以及OMAP3530核心模块的xloader和U-Boot移植,提出了基于OMAP3530核心模块和FPGA模块的硬件方案,能够实现对Zigbee技术、以太网技术以及视频监控技术的验证,并能很好的为未来的智能家居系统技术的验证提供支持。本文首先分析了智能家居技术的国内外发展现状和趋势,通过对智能家居各种组网技术的比较和分析,提出了本设计所采用的组网方式,即家庭控制网采用Zigbee无线技术,家庭数据网采用以太网技术,而外部联网采用无线宽带接入和以太网相结合的方式。通过分析智能家居系统硬件验证平台的结构和功能,设计了基于OMAP3530核心处理器模块、FPGA路由控制模块、视频监控模块的硬件平台方案,本文着重介绍了OMAP3530核心模块的xloader和U-Boot的移植工作,重点介绍了硬件方案的实现,包括OMAP3530核心模块和FPGA模块等的功能分析、原理图设计以及调试等。最后总结了本文取得的成果,并对下一步的研究工作提供了建议。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪 论  8-16
  1.1 课题研究背景及意义  8-13
    1.1.1 研究背景  8-11
    1.1.2 研究目的及意义  11-13
  1.2 国内外研究现状和趋势  13-15
  1.3 论文主要工作  15-16
第二章 智能家居系统硬件平台方案  16-30
  2.1 智能家居系统简介  16
  2.2 智能家居系统硬件平台的功能需求分析  16-19
  2.3 智能家居系统组网方式  19-24
    2.3.1 智能家居系统内部网组网方式  19-21
    2.3.2 智能家居系统外部网组网方式  21-22
    2.3.3 智能家居系统组网方式的选择  22-24
  2.4 智能家居系统硬件平台构架  24-25
  2.5 智能网关模块接口方案  25-29
  2.6 本章总结  29-30
第三章 智能家居系统硬件验证平台方案实现  30-52
  3.1 核心处理器模块设计  30-31
    3.1.1 OMAP3530 介绍  30-31
  3.2 OMAP3530 核心处理器模块设计  31-41
    3.2.1 核心时钟部分设计  31-33
    3.2.2 核心板模块电源部分设计  33
    3.2.3 存储模块设计  33-36
    3.2.4 以太网接口  36-39
    3.2.5 USB 接口  39-41
  3.3 显示模块  41-42
    3.3.1 OLED 技术简介  41-42
    3.3.2 显示模块实现  42
  3.4 按键模块  42-43
  3.5 摄像头模块  43-44
  3.6 电源模块  44-47
  3.7 外围接口模块  47-49
    3.7.1 UART 接口  48
    3.7.2 MMC 接口  48-49
  3.8 路由控制模块  49-51
    3.8.1 FPGA 介绍  49-50
    3.8.2 FPGA 时钟电路  50
    3.8.3 FPGA 配置电路  50-51
  3.9 本章小结  51-52
第四章 硬件平台Bootloader 移植  52-60
  4.1 Bootloader 简介  52-54
    4.1.1 bootloader 介绍  52-53
    4.1.2 xloader 的体系结构  53
    4.1.3 U-Boot 的体系结构  53-54
  4.2 基于 OMAP3530 的 xloader 和 U-Boot 移植  54-58
    4.2.1 FLASH 移植  55-56
    4.2.2 SDRAM 的移植  56-57
    4.2.3 U-Boot 与内核间的参数传递  57-58
  4.3 OMAP3530 的启动流程  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章 智能家居系统硬件验证平台的PCB 设计与调试  60-70
  5.1 智能家居系统硬件验证平台的PCB 设计  60-62
    5.1.1 PCB 简介  60
    5.1.2 智能家居系统硬件验证平台的PCB 制作  60-62
  5.2 电源调试  62
  5.3 OMAP3530 核心模块调试  62-67
  5.4 FPGA 模块测试  67-69
  5.5 综合测试方法  69
  5.6 本章小结  69-70
第六章 总结与展望  70-71
  6.1 已经实现的部分总结  70
  6.2 展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-74
研究生期间发表的论文  74

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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