强化物联网“心脏”，智能网关设计详解

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存储器用于暂时保存程序运行中的中间结果，一般由RAM 构成。大多数单片机都提供了小容量的片内数据存储器，只有当片内数据存储器不够用时才扩展外部数据存储器。无论是程序存储器还是数据存储器，存储器的设计原则是：在存储容量能够满足要求的前提下，尽可能减少存储芯片的数量。

　　⑶ I/O接口。由于外设多种多样，使得单片机与外设之间的接口电路也各种不相同。因此，I/O接口常常是单片机应用系统中设计最复杂也是最困难的部分之一。

　　⑷ 译码电路。当需要外部扩展电路时，常常需要设计译码电路。译码电路要尽可能简单，要求存储器空间分配合理，译码方式选择得当。

　　4. 软件设计。软件是物联网智能网关应用系统中的一个重要组成部分，一般计算机应用系统的软件包括系统软件和用户软件，而物联网智能网关应用系统中的软件一般只有用户软件，即应用系统软件。软件设计的关键是确定软件应完成的任务及选择相应的软件结构。

　　⑴任务确定。根据系统软、硬件的功能分工，确定出软件应完成什么功能。作为实现控制功能的软件应明确控制对象、控制信号及控制时序;作为实现处理功能的软件应明确输入是什么、要做什么样的处理（即处理算法）、产生何种输出。

　　⑵ 软件结构。软件结构与程序设计技术密切相关。程序设计技术提供了程序设计的基本方法，最常用的程序设计方法是模块化程序设计。模块化程序设计具有结构清晰、功能明确、设计简便、程序模块可共享、便于功能扩展及便于程序维护等特点。为了编制模块程序，先要将软件功能划分为若干子功能模块，然后确定出各模块的输入、输出及相互间的联系。

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　　五、厂商设计方案

　　1、TI用于 IoT 应用的住宅智能家居网关参考设计

　　描述

　　此设计可为家庭自动化应用提供 ZigBee® 家庭自动化（HA 1.2）认证的参考网关。由 Sitara™ AM335x 处理器提供支持的功能丰富且基于 Linux 的网络和 GUI 示例应用可以使用基于 SimpleLink™ ZigBee CC2531(＄4.0000) 无线 MCU 的软件狗控制和监控 ZigBee 节点。此设计包含几十个可简化 Linux 系统中的 ZigBee 集成和应用开发的 API。

　　特性

　　用于家庭自动化的简单 API，将 TCP/IP 集成到 ZigBee 网桥，有助于加快应用的开发速度和简化低功耗连接解决方案的集成

　　基于 CC2531 的运行 ZigBee 家庭自动化（HA 1.2）认证协议堆栈的 USB 软件狗、MAC 和 PHY，针对互操作性进行了全面测试

　　基于 Sitara AM335x BeagleBone Black 社区支持的低成本开源开发平台和基于小型 USB 软件狗的 SimpleLink™ ZigBee CC2531 无线 MCU

　　可从 TI 网上商店或通过授权经销商获取所有系统硬件组件。还可获取基于 Wiki 的用户指南以生成和编译 Linux 开源组件

　　基于 Linux 的现成系统软件和硬件实现，用于通过以太网将 ZigBee 传感器连接到 TCP/IP 应用，包括所有应用程序、Linux 中间件、ZigBee 堆栈和硬件组件

　　用于 BeagleBone Black 的 Z-Stack™ Linux 网关安装程序软件包和用于 SimpleLink CC2531 软件狗的 ZigBee 家庭自动化堆栈是免费的，可从 TI 的 Z-Stack™ 软件页面进行下载。

　　硬件设计框图

　　详细资料：AM335x ARM Cortex-A8 微处理器(MPU)详细介绍

　　软件设计框图

　　相关软件与工具：CC2531 USB 评估模块套件

　　应用家庭网关

　　2、TI智能家居和能源网关参考设计

　　智能家居与能源网关参考设计为智能家居和建筑物的能源系统的测量、管理和通信提供了完整的系统解决方案。此设计是 WiFi、以太网、ZigBee 或蓝牙等不同通信接口（通常在住宅建筑物和商业建筑物中出现）之间的桥梁。由于房屋和建筑物中的物体越来越多地联系在一起，因此网关设计需要灵活以符合不同的 RF 标准，因为没有单个 RF 标准主宰市场。此网关通过支持现有传统 RF 标准（WiFi、蓝牙）和较新的 RF 标准（ZigBee， BLE）来解决此问题。

　　特性

　　不同通信接口基线验证的坚实软件基础

　　ZigBee、WiFi、蓝牙和 NFC（近场通信）的共存允许不同通信配置文件同步运行

　　实现智能能源、照明和楼宇自动化的无缝配置文件集成

　　实现 HAN（家庭区域网）和 LAN（局域网）/WAN（广域网）之间的桥梁

　　原理图/方框图