基于ARM-Clinux的无线家庭网关设计

　　引言

　　随着网络技术和信息家电的飞速发展，越来越多的家庭要求建立家庭网络。家庭网关是整个家庭网络的核心，它主要实现Internet接入、远程控制，以及连接家庭内部异构子网的功能。基于PC机方案的家庭网关不仅成本较高，而且要求计算机一直处于开机并可进行通信的状态，还不能在计算机上运行干扰通信任务的软件和硬件。所以，为适应普通用户，家庭网关应设计为基于廉价的非PC机设备。但是，若采用8位、16位单片机，由于速度慢且资源有限，实现TCP/IP协议比较困难，所以也不太理想。

　　因此本文以ARM核的32位嵌入式微处理器作为硬件平台，结合无线通信技术，通过移植嵌入式操作系统uClinux，并在其上开发相应的驱动程序、应用程序和嵌入式Web服务器，实现了一个方便、实用的家庭网关。

　　系统的硬件设计

　　系统结构及工作原理

　　家庭网关的系统结构如图1所示,它以三星公司的32位RISC处理器S3C44B0X为核心，通过外扩存储器(Flash / SDRAM)、蓝牙模块、液晶显示屏、小键盘、以太网接口模块、电话语音控制模块和红外收发模块等来构建硬件平台，并可实现多种控制方式。

图1

　　1) 在本地用键盘及显示器进行控制：系统设有16按键和一块128×32点阵的液晶显示器，便于用户在本地进行状态的设置和查询，如数据查询、电器控制等。

　　2) 在本地的红外遥控：通过具有自学习功能的红外遥控模块，能实现室内家电的红外遥控。

　　3) 远程的电话语音控制：这是一种基于公共电话交换网(PSTN)的电话远程控制，用于电话的指令控制，如远程控制家电、电话报警等。

　　4) 基于Internet的远程控制：采用浏览器端/服务器端结构(B/S结构)，用户可直接用Windows自带的IE浏览器作为客户端程序，以达到随时随地进行远程控制的目的。

　　无线通信技术是实现家庭网络最理想的技术，它可以省去在家庭内部重新布线的麻烦。在本家庭网关的设计中，采用蓝牙模块作为无线通信模块与底层的各功能模块相互通讯。

　　硬件电路组成

　　本系统的硬件设计主要包括以S3C44B0X嵌入式微处理器为核心所搭建的基本硬件平台，以及蓝牙通信、电话语音控制和红外遥控等模块的硬件设计。

　　以S3C44B0X为核心的基本硬件平台基本系统的硬件框图如图2所示，各部分的功能与接口电路分析如下。

图2

　　ARM微处理器S3C44B0X：S3C44B0X是三星公司生产的ARM7内核的SoC，通过在ARM7TDMI内容基础上扩展一系列完整的通用外围器件，令其很适合手持式设备和普通嵌入式的应用。