基于ARM的家庭网络系统解决方案

0．引言

家庭网络化是社会信息化的重要组成部分。家庭网络系统可实现各种智能家电、安全设备等的连接和管理，向人们提供方便、灵活和高效的网络服务。目前家庭网络系统主要有两种解决方案：基于PC和基于嵌入式系统[1]。

在以PC作为家庭网络核心的解决方案中，PC提供家庭网络与Internet之间的连接，并通过控制外设提供各种服务。PC的优势是功能强大灵活，拥有众多软件支持，软件升级方便。但是PC并不是专门为家庭网络设计，所以在应用中存在一些局限：功耗较大；成本较高，如果考虑24小时运行，则对硬盘、电源、主板等很多部件有更高的要求，成本进一步增加；同家庭网络的交互与控制行为被限制在键盘、鼠标与显示器附近的一个小区域内，移动性差，很不方便；实时性能不能满足某些特殊应用的要求。

采用嵌入式家庭网络系统解决方案可以很好地解决上面的问题。同基于PC的系统相比，嵌入式系统的硬件和软件都是针对特定应用高效设计的，稳定可靠，可长时间运行；功耗非常低；设备成本和运行成本较低；体积小，可分布性强；可工作于恶劣的环境中；如果运行专门的实时操作系统，则具有优秀的实时性能。

本文第1节描述家庭网络系统的结构，第2节实现一种基于ARM和嵌入式Linux的原型系统，包括硬件平台和软件平台的设计。第3节介绍系统的功能和运行机制。第4节给出结论。

1．系统结构

我们的家庭网络系统主要包括三方面功能：网络通讯、媒体娱乐和家庭控制[2]。系统由网络服务子系统、娱乐子系统和控制子系统组成，系统结构如图1所示。

网络服务子系统包括一个Web服务器，若干嵌入式文件服务器（包括嵌入式多媒体文件服务器和嵌入式传感器数据服务器，分别用来存储多媒体文件和传感器数据）以及网络设备接口。它们为整个系统提供媒体娱乐、家庭控制等网络服务以及设备间多样化的网络通讯支持。（以下对嵌入式Web服务器和嵌入式文件服务器简称为Web服务器和文件服务器。）娱乐子系统是一个便携式多媒体终端，（今后可以加入其它的智能娱乐设备）它是用户和整个系统之间的交互界面，用户通过它享受系统提供的多媒体娱乐服务，远程监控控制子系统。（以下对便携式多媒体终端简称为终端。）控制子系统由数据采集与控制板、数字/模拟传感器、数字/模拟控制器等组成。它可以采集智能家电、安全设备的数据并存储在板上的FLASH和/或上传到传感器数据服务器中，并对它们进行直接的控制。

图1家庭网络系统的结构

目前，家庭网络尚处于初级阶段，与智能家电、安全设备的完全整合存在一些商业与技术问题。调查也显示家庭网络中最受关注的是媒体的网络化。基于以上的分析，我们设计实现了基于ARM和嵌入式Linux的家庭网络原型系统。它包含了完整的娱乐和网络服务子系统。由于缺少配套的智能家电和安全设备的支持，我们的控制子系统只有数据采集与控制板，各种传感器、数控单元和继电器，没有实际的监控对象。

来源：维库开发网