嵌入式智能家庭网关的软件设计方案

智能家庭网关的实现，PC机完全可以满足要求。

虽然处理能力较强，但以PC 机为载体存在着一些的缺点，如成本昂贵，体积较大，不易移动等，所以用其当作硬件载体性价比太低。随着现代电子技术的发展，嵌入式技术得到了空前的发展。本设计正是基于嵌入式系统进行设计的。

1 操作系统与开发工具

1.1 Windows CE

本系统的操作系统采用的是微软公司的嵌入式Windows CE 5.0.

Windows CE 是一个典型的嵌入式操作系统，它是微软专门为信息设备、移动应用、消费类电子产品和嵌入式应用等非PC 领域设计的操作系统产品。开发人员可以利用丰富灵活的控件库在Windows CE环境下为嵌入式应用建立各种专门的图形用户界面。

Windows CE 甚至还能支持诸如手写体和声音识别、动态影像、3D图形等特殊应用。

Windows CE 被设计成为一种高度模块化的操作系统，以适应不同的类型智能设备对于操作系统映像大小的不同要求，系统设计者可以根据设备的性质只选择那些必要的模块或模 块中的组件包含进操作系统映像，其中内核（Kernel）、图形窗口事件子系统（GWES）、文件系统（Filesys）和通信 （Communication）模块是4个主要的模块。

总之，Windows CE设计简单灵活，是为适应嵌入式而推出的新型操作系统，尤其友好的图形界面正好迎合本设计的菜单界面开发，成为本设计所采用的嵌入式操作系统。

1.2 Microsoft Visual Studio

本系统开发工具是Microsoft Visual Studio,采用的语言是C# .Microsoft Visual Studio 为Windows CE提供了可视化的开发环境。

Microsoft Visual Studio是微软公司推出的开发环境。是目前流行的Windows 平台应用程序开发环境NET Compact Framework 是微软为移动智能设备开发的运行环境，同时提供调用本机API的能力。

.NET Compact Framework 为 设备提供了强大的。NET Framework 编程平台。它是。NET Framework完整版的一个子集。为了适应它所在设备本身的限 制，.NET Compact Framework 大约实现了完整版框架30%的类和方法。

2 需求分析

2.1 需求分析

家庭网关的实际功能规划应该根据用户的实际需求展开，对于一般住户，家中普遍具有水电表及各种电器等，因此这里主要针对这几项，把系统在功能的实现分为以下几大类：

（1） 设置：主要用于家庭网关本身的管理，以及增删电器设备、修改远程服务器的IP和端口等；（2） 电器：包含几种具有代表性的家庭常用电器，如热水器、空调、冰箱等；（3） 抄表：管理各种抄表系统，如水表、电表、煤气量表等。

2.2 界面需求分析

界面的设计要求满足以下几点：

（1） 界面美观、简洁、用户界面友好，易于被用户接受；（2） 对菜单采用分级方式管理，易于用户使用；（3） 使用尽可能大的字体，不会出现误单击操作，良好的人机交流。

2.3 安全需求分析

系统在安全管理方面分以下几点：

（1） 为了方便用户，初次使用不需要密码登录；（2） 用户可以根据需要是否设置密码；（3） 根据需要可以对已经设置的密码进行修改和删除。

3 家庭网关的软件设计

嵌入式智能家庭网关的具体功能包括：

本地控制：用户通过网关上的键盘和显示屏，对家用设备进行现场控制。

远程控制：远程用户可以通过Internet对家庭设备进行控制和查询。

其系统结构图如图1 所示。

图1 家庭网关应用结构图

家 庭网关对内连接了家庭网络、信息家电、智能仪表、消防与安防设备等。针对不同模块的特点，可以设计与家庭网关的不同接口。为了与现有设备的兼容及满足各个 组成部分的功能需求，与家庭网络部分的连接采用RJ-45接口标准；信息家电的种类繁多，无法用统一的接口来互联，可以选择信息开关或继电器等配合红外遥 控器使用；水表、电表、煤气表等智能仪表设备一般是每月一次查看且需要传输的数据量不大，所以可以RS-485 或CAN 总线这些较为简单的总线接口标 准；对于消防和安防设备，长期处于布防、监控状态，且诸如视频图像对带宽和速率要求比较严格，所以采用同轴电缆或光纤接入。