基于嵌入式的无线智能家居网关设计方案

，应用程序初始化，网关开始监听网络，有数据到来网关进入中断状态。首先判断是否Zigbee数据，如果是Zigbee数据，按照WSN协议处理数据然后打包转发给Wi-Fi模块，网关返回监听状态；如果不是Zigbee数据，网关判断是否Wi-Fi数据，如果是则以Wi-Fi协议处理数据然后打包转发给Zigbee模块，并返回监听状态；若是未知数据，网关进行丢弃处理直接返回监听网络状态。

4测试结果与分析

将设计的Wi-Fi-Zigbee网关与同样采用无线通信技术的Wi-Fi-蓝牙无线网关，以及采用综合布线的有线网关做如下比较，如表1。有线网关网络稳定性、抗干扰性方面高，但是耗时且灵活性较低，而无线网关耗费的工时少且在网络稳定、灵活和抗干扰方面均性能良好。

图7家庭网关主程序流程

表1三种网关的比较

为验证Wi-Fi-Zigbee网关在智能家居监控系统中的性能，测试了两组性能指标：1）无障碍物和干扰状态下，随着距离的增加，数据丢包率和响应时间的变化情况；2）数据传输距离分别为10m、20m、50m时，有障碍物情况下丢包率和响应时间性能变化；如图8所示，其中（a）、（b）为在无障碍物和干扰状态下测得三种网关下丢包率与响应时间的曲线：（c）、（d）为在有障碍物和干扰情况下所测得的数据。实验结果表明，在无障碍物传输距离为50m以内时，Wi-Fi-Zigbee网关较Wi-Fi-蓝牙网关的优势明显，随着传输距离增加，丢包率低维持在3%左右，相对于有线网关高出2%左右，而响应时间波动在1ms以内，完全能够充分满足正常家居环境的通信需要，而且接收功率很低，非常适合家庭的使用。在有障碍物和干扰的情况下，Wi-Fi-Zigbee网关丢包率与响应时间较有线网关稍高，却远优于Wi-Fi-蓝牙网关。

图8三种网关在不同环境下丢包率与响应时间的比较

5结语

本文提出了一种无线智能家居网关的设计和实现方案，该方案采用低功耗ARM处理器S3C2440A为核心，利用内嵌TCP/IP协议栈的模块Wi-Fi为网络的数据出口，以嵌入式Web服务器为网关，克服了传统网关架构下Zigbee传输速率较低的瓶颈，利用Wi-Fi和Zigbee全网无线无缝连接。实验表明，该系统可靠性高、协议转换效率高，抗干扰能力强，同时具有很好的通用性，非常适合在智能家居系统中应用。