通信与网络中的基于通信与网络中的基于ARM－－μClinux的无线家庭网关设计的无线家庭网关设计
基于ARM－μClinux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，以及连接家庭内部的异构子
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关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
基于ARM－μClinux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，以及连接家庭内部的异构子网的功能。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
直处于开关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μClinux，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。
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。
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。
Flash存储器接口电路：Flash芯片用来存储家庭网关中的嵌入式操作系统、家庭网络服务器、CGI网络应用程序以及支持各种
服务所需的文件系统。在系统中采用一片HY29LV160构建16位的Flash存储器系统，其存储容量为2MB，系统上电或复位后从
此获取指令并开始执行，因此将Flash存储器配置到ROM/SRAM/FLASH Bank0。
SDRAM接口电路：嵌入式操作系统的存在需要有一定量的动态RAM，解压缩后的操作系统将从Flash搬移至SDRAM，驻留内
存；同时，用户堆栈、运行数据也都会放在SDRAM中。S3C44B0X芯片提供的8K缓存远远不能满足要求。考虑到实际应用的
需求，设计中选择了三星的K4S281632D，它的数据宽度是16位，由4个Bank组成，存储容量为16MB。S3C44B0X的Bank6
和Bank7支持SDRAM，因此可以方便连接。在总线宽度控制寄存器BWSCON中设置Bank6的数据宽度为16位，在Bank6控制
寄存器BANKCON6中设置MT＝0x3，Trcd＝0x0，SCAN＝0x01，在存储容量寄存器BANKSIZE中设置BK76MAP＝0x110即
可。
评论0