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一种多协议互操作智能网关的实现方案 1 立本企业的智能网关 房屋产品智能的主要表现形式是用户可以控制家庭中的各种家庭产品。在这一阶段，实现大企业产品智能的主导技术方案是建立自己的云服务平台。 基于上述市场现状，多协议互操作智能网关（以下简称“智能网关”）可以作为一种产品间实现互联互通的解决方案。它对接入的产品在厂商品牌上没有过多要求，对产品的接口类型也不做限制，支持多种通信协议类型（Wi-Fi、ZigBee、RS485、RS232等），同时还可以连接不同厂家的云端平台，是用户对智能家居产品实现控制的一个很好的中转单元。 2 智能网络的结构和功能描述 智能网关的基本应用场景如图1所示，包含有云端、用户端、产品端三大部分，其中云端以家电领域行业性公共云服务平台 2.1 功能2：内部通信协议相互转换 设计的智能网关包含硬件和软件两个部分。硬件方面，它既可以挂载多种不同接口类型的产品，也可以提供与各企业云端平台之间交互的接口；实际应用当中，多个智能网关可以联合使用，共同实现对多种产品的控制，确保一个节点网络异常时，不会影响其他节点网络的使用。软件方面，首先，产品通过智能网关实现了在云端的注册、登录；其次，智能网关支持多种产品间通信协议的相互转换；在前两部分完成的基础之上实现了用户端控制指令的下发以及产品端状态数据的搜集上报功能，即实现了用户端对产品的远程控制。 (1）工程配置文件 在智能网关首次启动时，会从云端下载工程配置文件，里面包含有项目的楼层、房间、智能网关以及产品的基本信息，例如，网关的Mac地址、产品的Mac地址、产品的通信参数等。通过以上信息，智能网关和产品可以得到其在云端的唯一标识码，这个编码在全网是唯一存在的，是产品实现注册、登录以及控制的前提条件。 (2）功能描述文件 除工程配置文件外，网关首次上电时还会从云端下载功能描述文件，每个产品会配套2个描述文件，一个存储的是产品的自有属性，例如名称、采样数据等；另一个保存的是产品的通信协议，包含了通信过程中会用到的所有指令格式。这2个文件的内容是产品与智能网关进行通信的依据，也是智能网关实现多协议转换的基础。 产品在云端完成批量注册，并与云端成功建立连接后，智能网关与产品便可依据通信协议进行交互，实现多协议间的转换。网关会在设定周期内查询产品的状态并向云端上报，同时会接收从已建立连接的云端下发出的远程控制指令给产品，实现家居产品的智能控制。 2.2 实时通讯、实时处理 (1）业务平台 如图1所示，业务平台提供的支持包括两部分，一部分是与管理平台对接的云服务，另一部分是与智能网关以及用户端对接的端接入。 云服务提供产品接入服务、开放的API接口、消息处理引擎、数据处理与管理端口，实现了数据的实时通讯、计算及存储功能。端接入包含了产品端（智能网关）接入以及用户端接入，提供的网络代理模块实现了智能网关与云端、用户端实时通信的功能，解决了产品联网、上报数据、接收指令等问题；IoT SDK能够协助用户端App、微信应用快速完成开发，无需关注底层业务。通过云端的接入使得业务平台为整个系统提供了完整的产品接入、控制以及管理的解决方案。 (2）管理平台 在管理平台上实现了用户登录、配置管理、产品管理、用户管理、系统用户管理、故障管理、消息推送管理、统计分析等功能。 2.3 使用用户端 用户只需下载App或关注微信公众号，即可实现在手机端控制、使用终端产品，并获取产品信息。 3 软件实现 3.1 接口设计总体结构 智能网关硬件主要由MCU模块、接口扩展模块组成，包括电源模块、接口模块、显示模块、输入模块、蓝牙模块等部分，框架如图2所示。 (1)MCU模块 (1)580MHz嵌入式内核，64KB指令缓存，32KB数据缓存； (2)传统的802.11b/g和HT 802.11N模式； (3)20/40MHz信道带宽； (4)反向数据授权； (5)5端口10/100快速以太网交换机； (6)支持SPI,UART,JTAG,GPIO等； (7)AP固件：Linux 2.6 SDK。 MCU的性价比也是选型时考虑的重要方面。 (2）电源模块 持续稳定的供电能力是硬件电路板正常工作的前提，设计的电源模块可以提供12V,2A的供电能力，通过降压的方式输出3.3V,5V电压。其中，5V的电压提供给USB接口使用，3.3V的电压给MCU模块以及大部分的接口模块使用。 (3）接口模块、接口扩展模块 接口扩展模块是对MCU已提供的接口类型进行二次拓展，增加可接入的产品类型。接口按照功能可划分为3种类型，分别是级联接口、外设接口以及内部调试接口。 (1)级联接口：用于智能网关的网络接入以及多个智能网关的级联操作。 WAN接口用于接入光纤，实现最顶端智能网关的网络接入，接口形式为RJ45接口； LAN接口用于多个智