家庭智能網(wǎng)關(guān)的分析與設(shè)計(jì)

編號2023160229研究類型理論研究分類號TP14學(xué)士學(xué)位論文〔設(shè)計(jì)〕Bachelor’sThesis論文題目家庭智能網(wǎng)關(guān)的分析與設(shè)計(jì)作者姓名學(xué)號所在院系學(xué)科專業(yè)名稱導(dǎo)師及職稱論文辯論時間學(xué)士學(xué)位論文〔設(shè)計(jì)〕誠信承諾書中文題目：家庭智能網(wǎng)關(guān)的分析與設(shè)計(jì)外文題目：Theanalysisanddesignofthehomeintelligentgateway學(xué)生姓名徐旭學(xué)生學(xué)號2023116020229院系專業(yè)教育信息與技術(shù)學(xué)院信息工程專業(yè)學(xué)生班級0902學(xué)生承諾我承諾在學(xué)士學(xué)位論文〔設(shè)計(jì)〕活動中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，本人學(xué)士學(xué)位論文〔設(shè)計(jì)〕內(nèi)容除特別注明和引用外，均為本人觀點(diǎn)，不存在剽竊、抄襲他人學(xué)術(shù)成果，偽造、篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況。如有違規(guī)行為，我愿承當(dāng)一切責(zé)任，接受學(xué)校的處理。學(xué)生〔簽名〕：年月日指導(dǎo)教師承諾我承諾在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)士學(xué)位論文〔設(shè)計(jì)〕活動中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)道德標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過本人核查，該生學(xué)士學(xué)位論文〔設(shè)計(jì)〕內(nèi)容除特別注明和引用外，均為該生本人觀點(diǎn)，不存在剽竊、抄襲他人學(xué)術(shù)成果，偽造、篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。指導(dǎo)教師〔簽名〕：年月日目錄1前言12家庭網(wǎng)關(guān)簡介22.1家庭網(wǎng)關(guān)功能22.2家庭網(wǎng)關(guān)特點(diǎn)22.3家庭網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)形式32.3.1SOHO路由器網(wǎng)關(guān)32.3.2cable網(wǎng)關(guān)32.3.3DSL網(wǎng)關(guān)42.3.4數(shù)字機(jī)頂盒網(wǎng)關(guān)43家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)43.1基于ARM的智能家庭網(wǎng)關(guān)總體設(shè)計(jì)43.1.1硬件平臺的選擇43.1.2軟件平臺的選擇53.1.3硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)53.1.4軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)53.2ARM的智能家庭網(wǎng)關(guān)的家庭網(wǎng)絡(luò)與Internet互聯(lián)子方案63.1.1硬件平臺的選擇63.1.2軟件平臺的選擇6硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)73.2.3軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)74家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)104.1國內(nèi)外家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)開展近況104.2家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序棧104.3家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的開展趨勢105家庭網(wǎng)關(guān)開展趨勢114.1市場開展預(yù)測114.2國際DLNA標(biāo)準(zhǔn)114.3國內(nèi)閃聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)125.參考文獻(xiàn)14家庭智能網(wǎng)關(guān)的分析與設(shè)計(jì)摘要：隨著人們對居住環(huán)境要求的提高，智能家居逐漸形成并開展起來。家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)是智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一個重要組成局部，它是連接家庭網(wǎng)絡(luò)與外界網(wǎng)絡(luò)的橋梁，是家庭內(nèi)外信息交流的樞紐。本文除了簡要的介紹家庭網(wǎng)關(guān)的功能、特點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)形式外，還介紹了家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的兩種方法，這兩種方法實(shí)現(xiàn)的智能家庭網(wǎng)關(guān)具有開發(fā)快、穩(wěn)定性好、本錢低、體積小、功耗低等特點(diǎn)。并對家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和開展趨勢進(jìn)行了一定的闡述。關(guān)鍵詞：家庭網(wǎng)關(guān)；分析；設(shè)計(jì)中圖分類號：TP14TheanalysisanddesignofthehomeintelligentgatewayXuXu〔Tutor：JiangGuoZhou〕(CollegeofEducationalInformationandTechnology,HubeiNormalUniversity,HuangshiAbstract:Withtheimprovementofthelivingenvironmentforpeople,intelligenthomegraduallyformedanddeveloped.Familygatewaydesignisthedesignofsmarthomesystemisanimportantpartof,itisabridgetoconnectfamilynetworkandoutsidenetwork,isahubofinternalandexternalinformationexchange.Homegatewayisnotonlythefamilytoanodeinthenetwork,andtheInternetintotheentrancenodeofthefamily.Besidesbrieflyintroducingfamilygateway,thispaperalsogivestwohomeintelligentgatewaydesignmethod.Thesetwokindsofmethodtorealizeintelligenthomegatewayhasdevelopedfast,goodstability,lowcost,smallvolume,lowpowerconsumption,isakindofidealsolution.Keyword:Thefamilygateway;analysisanddesign家庭智能網(wǎng)關(guān)的分析與設(shè)計(jì)1前言近年來，我國的住宅建設(shè)產(chǎn)業(yè)迅速開展，對先進(jìn)的電子信息技術(shù)需求迫切。在智能小區(qū)的公共智能化設(shè)施開發(fā)方面已經(jīng)取得很大的進(jìn)展。但是在具有小區(qū)集中互聯(lián)能力和聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)能力的先進(jìn)智能家居設(shè)備，以及適用于住宅小區(qū)的控制網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)方面，雖然投入的人力物力巨大，但迄今為止尚未取得實(shí)用化的成果。智能家居是信息時代和計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)的產(chǎn)物，是現(xiàn)代高科技、現(xiàn)代建筑與現(xiàn)代生活理念的完美結(jié)合。加快啟動智能家居開展，必將大大推動我國實(shí)現(xiàn)家庭信息化進(jìn)程。智能家居能夠?yàn)槿藗兲峁└虞p松、有序、高效的現(xiàn)代生活方式，在不久的將來，沒有智能家居系統(tǒng)的住宅肯定不合潮流。家庭網(wǎng)關(guān)是位于現(xiàn)代家庭內(nèi)部的一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它的作用是使家庭用戶連接到Internet，使位于家庭中的多種智能設(shè)備都能得到Internet的效勞，或者使這些智能設(shè)備相互之間實(shí)現(xiàn)通信。簡單的說，家庭網(wǎng)關(guān)是使家庭內(nèi)部多種智能設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，以及從家庭內(nèi)部到外部網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的一座橋梁。從技術(shù)角度說，家庭網(wǎng)關(guān)在家庭內(nèi)部以及從內(nèi)部到外部實(shí)現(xiàn)橋接/路由、協(xié)議轉(zhuǎn)換、地址管理和轉(zhuǎn)換，承當(dāng)防火墻的職責(zé)，并提供可能的VoIP/VideooverIP等業(yè)務(wù)。家庭網(wǎng)關(guān)可使多個設(shè)備共享Internet的連接，同時接受網(wǎng)絡(luò)效勞，包括：家庭內(nèi)部設(shè)備(比方打印機(jī))和媒體文件(比方視頻、音樂)的共享、家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(比方無線局域網(wǎng))連接、防火墻(父母控制)、IP話音業(yè)務(wù)、IPTV/IPVOD等IP視頻業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程健康跟蹤、家庭保安、家庭自動化、遠(yuǎn)程抄表作業(yè)等效勞；多種業(yè)務(wù)通過單一的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，可簡化網(wǎng)絡(luò)管理，降低運(yùn)營本錢。家庭網(wǎng)關(guān)開展的驅(qū)動力主要來自兩個方面：寬帶Internet接入和家庭網(wǎng)絡(luò)。隨著寬帶接入的普及和家庭網(wǎng)絡(luò)的興起，家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備具有很大的潛在市場空間。無線SOHO路由器在北美已經(jīng)比擬流行，主要的設(shè)備供給商包括：D-link、Linksys、Netgear等。而許多芯片制造商也看到了這個市場，Intel、Conexant、TI、Broadcom、Motorola都紛紛推出他們的家庭網(wǎng)關(guān)芯片解決方案。據(jù)ABI(AlliedBusinessIntelligence)預(yù)測，到2006年，家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備的全球年市場容量大約有71億。2家庭網(wǎng)關(guān)簡介家庭網(wǎng)關(guān)在家庭內(nèi)部建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理中心，對家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部設(shè)備之間的信息交互；同時對外連接運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)，提供家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各設(shè)備與外部設(shè)備相互通信的橋梁。在分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，家庭主網(wǎng)關(guān)連接家庭網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)，各子網(wǎng)關(guān)連接家庭網(wǎng)絡(luò)中的各子網(wǎng)和主網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)信息共享。2.1家庭網(wǎng)關(guān)功能〔1〕運(yùn)行支持TCP/IP協(xié)議，提供HTTP效勞，可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器為遠(yuǎn)程訪問的用戶提供效勞；〔2〕Internet接入功能包括路由、地址轉(zhuǎn)換等等；〔3〕家庭網(wǎng)絡(luò)中各種不同通信協(xié)議之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，以及家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與TCP/IP協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換；〔4〕運(yùn)行家電管理軟件，以將使用不同通信協(xié)議的家用電器都接入到家庭網(wǎng)絡(luò)中，并統(tǒng)一管理起來。2.2家庭網(wǎng)關(guān)特點(diǎn)●模塊化、可獨(dú)立式設(shè)備該系統(tǒng)的各個模塊分別獨(dú)立按功能設(shè)計(jì)的模塊，可以選擇局部功能模塊安裝，同時可以分步驟安裝。這種功能結(jié)構(gòu)不僅適合小區(qū)而且同樣適合別墅安裝，把家庭引入網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境?！裨O(shè)備兼容、分步實(shí)施該網(wǎng)關(guān)具有很好的擴(kuò)展性、配置的靈活性和易操作性，用戶可面對現(xiàn)實(shí)，立足現(xiàn)在，先滿足當(dāng)前的根本需求，然后再根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。在需要時，用戶可以首先選擇最具實(shí)用功能的局部，以后隨著經(jīng)濟(jì)條件的不斷改善，再購置新的模塊產(chǎn)品并連接到該平臺，分步實(shí)現(xiàn)高級智能家居功能?！窨杉骖櫞罅看嬖诘姆侵悄芗译姟穹奖銓硇枰ㄟ^電視上網(wǎng)的用戶由于網(wǎng)絡(luò)化功能強(qiáng)大，因而將來通過電視實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)的家庭可以通過電視來監(jiān)控家居狀況。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2003年我國將近有5000萬人需要通過電視實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)?！襁m合于智能家居的DIY智能家居有一個重要特點(diǎn)，就是要個性化定制。與選擇家庭裝修、家電設(shè)備、衣物和玩具一樣，家庭網(wǎng)關(guān)模塊的選配和安裝也需要用戶自己的參與，因此DIY將是未來智能家居開展的方向。2.3家庭網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)形式家庭網(wǎng)關(guān)可實(shí)現(xiàn)橋接/路由、協(xié)議轉(zhuǎn)換、地址管理和轉(zhuǎn)換、防火墻、VPN連接、QoS管理等功能，但家庭網(wǎng)關(guān)這些具體功能的實(shí)現(xiàn)還是存在不同的形式和特點(diǎn)。2.3.1SOHO路由器網(wǎng)關(guān)SOHO路由器一般通過以太網(wǎng)或USB連接到寬帶modem，然后通過它實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部多個設(shè)備之間的Internet共享?？梢园阉闯梢粋€雙設(shè)備的解決方案(SOHO路由器和寬帶modem)，通過這個路由器可以組建起一個家庭網(wǎng)絡(luò)(無論是WLAN或者有線的以太網(wǎng))。2.3.2cable網(wǎng)關(guān)cable路由器網(wǎng)關(guān)是從cablemodem開展而來，是在cablemodem中集成了路由功能，增加了VPN等功能，從而以單個設(shè)備實(shí)現(xiàn)Internet的共享和家庭網(wǎng)絡(luò)的組建。北美的Cable運(yùn)營商正在推行一種CableMTA(MultimediaTerminalAdapter)網(wǎng)關(guān)，它的特點(diǎn)是采用PacketCable的標(biāo)準(zhǔn)在cable上開展話音業(yè)務(wù)，稱為voiceovercable。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同有兩種MTA：EMTA(EmbeddedMTA)是把voiceovercable的功能集成在cablemodem設(shè)備的內(nèi)部，是一種單設(shè)備的解決方案；SMTA(StandaloneMTA)把voiceovercable的功能模塊于cablemodem內(nèi)，使MTA獨(dú)立出來。voiceovercable與傳統(tǒng)voiceoverIP的不同是：基于PacketCable的voiceovercable不僅定義了話音業(yè)務(wù)的呼叫信令，還標(biāo)準(zhǔn)了QoS、平安、運(yùn)營等方面的內(nèi)容，比VoIP更加全面。2.3.3DSL網(wǎng)關(guān)把SOHO路由器、家庭網(wǎng)關(guān)、家庭網(wǎng)絡(luò)(無線、有線)的功能集成到DSLmodem的內(nèi)部，就構(gòu)成了一個單設(shè)備解決方案的DSL路由器家庭網(wǎng)關(guān)。假設(shè)再把VoIP的功能集成進(jìn)來，就能更進(jìn)一步而成為DSL綜合接入家庭網(wǎng)關(guān)。2.3.4數(shù)字機(jī)頂盒網(wǎng)關(guān)傳統(tǒng)的機(jī)頂盒(STB)主要用來實(shí)現(xiàn)HDTV、內(nèi)容保護(hù)、個人錄像機(jī)、EPG等功能，結(jié)合Internet以后可以實(shí)現(xiàn)一些Internet的功能，比方基于TV的web瀏覽，email業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)STB從有線電纜、地面播送、衛(wèi)星播送得到內(nèi)容，隨著寬帶業(yè)務(wù)的開展，IP機(jī)頂盒也將從Internet得到內(nèi)容，并通過家庭網(wǎng)絡(luò)把內(nèi)容發(fā)布到位于家庭中的其他設(shè)備進(jìn)行播放。隨著媒體數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化開展，STB很可能成為家庭的媒體中心，成為一個集成STB、寬帶modem、家庭網(wǎng)絡(luò)hub和流媒體中心的多功能家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備。3家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)3.1基于ARM的智能家庭網(wǎng)關(guān)總體設(shè)計(jì)本智能家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)一個高性能、低本錢、低功耗的嵌入式智能家庭網(wǎng)關(guān)。通過本網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)對家電設(shè)備的監(jiān)控，并且可以遠(yuǎn)程通過互聯(lián)網(wǎng)Internet實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。用戶可以選擇本地和遠(yuǎn)程兩種方式來進(jìn)行控制?！?〕在本地可以直接通過LCD屏幕查看設(shè)備狀態(tài)，并且可以通過紅外遙控器輸入命令，來控制設(shè)備?！?〕可以在遠(yuǎn)程通過互聯(lián)網(wǎng)Internet登陸智能家庭網(wǎng)關(guān)管理系統(tǒng)的Web頁面來實(shí)現(xiàn)對家電設(shè)備的監(jiān)控與控制。3.1.1硬件平臺的選擇要設(shè)計(jì)一個嵌入式設(shè)備，第一個需要選擇的就是系統(tǒng)的核心〔微控制器的種類〕。根據(jù)本智能家庭網(wǎng)關(guān)對微控制器處理速度以及外圍接口電路的要求，通過比照多種類型的微控制器，最終選定了菲利普公司新出的基于ARM7TDMI-S內(nèi)核的微控制器LPC2210。LPC2210采用ARM7架構(gòu)，具有低功耗、高速度以及帶有硬件調(diào)試功能，而且價(jià)格非常廉價(jià)，價(jià)格跟一個增強(qiáng)型的8位51系列微控制器相當(dāng)。3.1.2軟件平臺的選擇考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性以及系統(tǒng)可靠性的需要,我們決定使用一個嵌入式的操作系統(tǒng)。嵌入式的操作系統(tǒng)有很多,經(jīng)過比照,最終選用了穩(wěn)定性好,開發(fā)源代碼,運(yùn)行資源需求少的嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS=2\*ROMANII。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能,那就必須要實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧。有硬件TCP/IP協(xié)議棧和軟件TCP/IP協(xié)議?？晒┻x擇?？紤]到本錢的問題,最終選用了周立功單片機(jī)公司開發(fā)的軟件TCP/IP協(xié)議棧——ZLG/IP。3.1.3硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)智能家庭網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1家庭網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)圖3.1.4軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在軟件設(shè)計(jì)過程中，軟件的分層設(shè)計(jì)是很重要的。層次的劃分就是軟件的架構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中盡量使得層次與層次之間只有一次耦合的關(guān)系，并且每層的功能要單一化。由于各個層次功能單一化，并且各個層次之間的耦合又盡量的少，這樣有利于多人分工合作開發(fā)，加快開發(fā)的進(jìn)度。在設(shè)計(jì)智能家庭網(wǎng)關(guān)軟件系統(tǒng)時，也采用了分層的思想。整個軟件系統(tǒng)分為4個局部：應(yīng)用軟件、應(yīng)用程序接口(API)、操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動。每局部實(shí)現(xiàn)特定的功能，并且各個層次之間只有少量的接口。3.2ARM的智能家庭網(wǎng)關(guān)的家庭網(wǎng)絡(luò)與Internet互聯(lián)子方案3.1.1硬件平臺的選擇考慮到家庭網(wǎng)絡(luò)通信需要的協(xié)議簡單，而嵌入式系統(tǒng)具有體積小、專業(yè)化強(qiáng)、配置要求低、使用簡單、實(shí)時性強(qiáng)、本錢低廉等特點(diǎn)，提出一種用嵌入式網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)與Internet互聯(lián)的方案，采用的是LPC2210單片機(jī)和網(wǎng)卡TE-2023的主芯片RTL8019AS來研究單片機(jī)在以太網(wǎng)卡數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用。3.1.2軟件平臺的選擇由于家庭網(wǎng)關(guān)解決家庭局域網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的據(jù)傳輸通訊的，所以系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)需要解決的主要問題就是實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，并解決數(shù)據(jù)的封裝、編碼及發(fā)送等問題。嵌入式網(wǎng)關(guān)就是把TCP/IP協(xié)議棧固化在單片機(jī)內(nèi)，使單片機(jī)具有以太網(wǎng)接入功能的一種廉價(jià)的網(wǎng)絡(luò)接入裝置。這種方法的實(shí)現(xiàn)框圖如圖2所示。圖2嵌入式系統(tǒng)接入Internet的實(shí)現(xiàn)框圖只要微控制器對網(wǎng)絡(luò)接口芯片進(jìn)行控制和通信,并通過自主開發(fā)TCP/IP協(xié)議棧，把標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(TCP/IP)運(yùn)用到嵌入設(shè)備中，就能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下在任何時間從任何地點(diǎn)對它進(jìn)行監(jiān)控，利用傳統(tǒng)的Web和因特網(wǎng)機(jī)制對遠(yuǎn)程監(jiān)視數(shù)據(jù)和運(yùn)行情況控制。3.2.2硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)家庭網(wǎng)關(guān)的微處理器LPC2210單片機(jī)，負(fù)責(zé)承載網(wǎng)絡(luò)層以上的協(xié)議及提供網(wǎng)絡(luò)訪問效勞；以太網(wǎng)控制器芯片采用臺灣Realtek公司生產(chǎn)的RTL8019AS，負(fù)責(zé)物理層和鏈路層的協(xié)議和進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸工作；和家用計(jì)算機(jī)的連接采用RS232接口有線連接，和家庭網(wǎng)關(guān)及各個智能控制節(jié)點(diǎn)的連接采用無線收發(fā)模塊進(jìn)行無線連接。3.2.3軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以太網(wǎng)控制器RTL8019AS接口軟件的設(shè)計(jì)局部是主要用來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)控制器的數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。程序主要分三大局部：=1\*GB2⑴初始化過程網(wǎng)絡(luò)接口控制芯片RTL8019AS有兩種復(fù)位方法，一是可以通過把其復(fù)位引腳RSTDRV置高為電平進(jìn)行冷復(fù)位；二是可以通過讀寫其復(fù)位端口RSTPORI進(jìn)行熱復(fù)位。復(fù)位后，中斷狀態(tài)存放器的RST標(biāo)志位為1，此時為離線工作狀態(tài)，即不能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)幀。為了使接口控制芯片啟動并處于準(zhǔn)備接收或發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)，需要進(jìn)行一系列初始化工作。=2\*GB2⑵接收過程將RTL8019AS內(nèi)置存儲空間的一局部指定為緩沖環(huán)的地址空間，頁起始地址由PSTART存放器指定，頁終止地址由PSTOP存放器來指定，頁起始地址與頁終止地址相鄰，構(gòu)成循環(huán)隊(duì)列式的緩沖環(huán)結(jié)構(gòu)。CURB存放器指向新接收到的幀存放的起始頁，作為本地DMA的寫指針；BNRY存放器指向未讀的幀的起始頁，作為遠(yuǎn)程DMA的讀指針。當(dāng)CURB存放器追上BNRY存放器，表示接收緩沖環(huán)已滿，后續(xù)接收到的幀會被丟棄；當(dāng)BNRY存放器追上CURB存放器，表示接收緩沖環(huán)已空。接收幀時,首先RTL8019AS接收網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀,然后通過本地DMA通道將接收到的數(shù)據(jù)幀放在接收緩沖環(huán)中。當(dāng)無錯誤的接收到一幀數(shù)據(jù)后,中斷狀態(tài)存放ISR中的PRX標(biāo)志位置為0。再通過遠(yuǎn)程DMA通道由嵌入式微處理器將接收緩沖環(huán)的數(shù)據(jù)幀由數(shù)據(jù)總線讀入存儲單元。當(dāng)遠(yuǎn)程DMA讀操作完成后,RTL8019AS將中斷狀態(tài)存放器ISR中的RDC位置為0,通過此標(biāo)志位的狀態(tài)可判斷遠(yuǎn)程DMA讀操作是否結(jié)束。數(shù)據(jù)幀的接收可采用中斷或查詢方式進(jìn)行，采用查詢式接收幀的程序流程如圖3所示。CR存放器中的RD2,，RDI，RDO這3個位組合起來設(shè)定DMA的有關(guān)操作。001那么啟動遠(yuǎn)程讀操作；010那么啟動遠(yuǎn)程寫操作；011那么發(fā)送網(wǎng)卡數(shù)據(jù)包；1**那么終止或結(jié)束DMA的讀寫操作。圖3查詢式接收幀的程序流程圖=3\*GB2⑶發(fā)送過程發(fā)送幀時,發(fā)送方將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按幀格式要求封裝成幀,再通過處理器的I/O通道和網(wǎng)絡(luò)接口控制器的遠(yuǎn)程DMA通道將數(shù)據(jù)寫入本地發(fā)送緩沖。當(dāng)遠(yuǎn)程DMA寫操作完成后,RTL8019AS將中斷狀態(tài)存放器ISR中的RDC位置0,通過此標(biāo)志位的狀態(tài)可判斷遠(yuǎn)程DMA寫操作是否結(jié)束。然后網(wǎng)絡(luò)接口控制器將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的傳輸線上,由接收方接收。在發(fā)送完畢,測試發(fā)送狀態(tài)存放器TSR中的各標(biāo)志位來檢驗(yàn)是否數(shù)據(jù)幀已經(jīng)無錯發(fā)送完成。發(fā)送幀的程序流程如圖4所示。RSARO和RSARI存放器是用來指定遠(yuǎn)程DMA寫操作時數(shù)據(jù)存放的緩沖區(qū)首地址。遠(yuǎn)程字節(jié)計(jì)數(shù)存放器RBCRO和RBCRl用來指明本次遠(yuǎn)程DMA操作時傳輸數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。圖4發(fā)送幀的程序流程圖4家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4.1國內(nèi)外家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)開展近況家庭網(wǎng)絡(luò)處于不斷開展的過程中，家電/IT行業(yè)與電信行業(yè)對于家庭網(wǎng)絡(luò)的理解和開展思路也不一樣，因此無論國際和國內(nèi)都有很多從事家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的組織，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。中國正在制訂家庭網(wǎng)絡(luò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的組織主要有3個，分別是信息設(shè)備資源共享協(xié)同效勞標(biāo)準(zhǔn)工作組(IGRS)、e家佳和中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(CCSA)，目前都已有了一些研究成果。為了提高中國在家庭網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域自主創(chuàng)新的能力，進(jìn)一步加快中國家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，3個標(biāo)準(zhǔn)化組織應(yīng)該打破行業(yè)壁壘，加強(qiáng)合作，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，以合作共贏的態(tài)度研究中國自主的家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。4.2家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序棧家庭網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用程序棧實(shí)現(xiàn)了家庭網(wǎng)關(guān)的核心功能，這些應(yīng)用程序棧主要包括以下功能組件：(1)根本網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧：路由、橋接、地址管理(DNS、DHCP、NAT)、QoS管理(基于類的QoS、RSVP)、平安(VPN、IPSEC、firewall)、遠(yuǎn)程管理和系統(tǒng)管理(SNMP、遠(yuǎn)程軟件升級管理、HTMLUI、Upnp)。(2)voiceoverIP(H.323、SIP、MGCP)，voiceoverDSL(DSL論壇BLES)，voiceovercable(PacketCable)的相關(guān)軟件子系統(tǒng)。(3)音頻/視頻的流媒體傳輸(RTP、RTCP、SDP、RTSP)和效勞方面的軟件子系統(tǒng).家庭的網(wǎng)關(guān)的軟件模塊均建立在相應(yīng)的開放標(biāo)準(zhǔn)(IEEE、IETFRFCs、ITU)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DSL/ATM論壇、CablelabsPacketCable、UPnP論壇)之上。4.3家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的開展趨勢必須看到，盡管家電/IT行業(yè)與電信行業(yè)對于家庭網(wǎng)絡(luò)的理解和最初開展的思路不一樣，3個標(biāo)準(zhǔn)化組織的研究領(lǐng)域也不重疊，但家庭網(wǎng)絡(luò)仍處于不斷開展的過程中。從開展趨勢來看，兩個行業(yè)的理念在相互借鑒，相互融合，其最終的開展目標(biāo)是完全一致的。家庭網(wǎng)絡(luò)最終將開展成的目標(biāo)是：家庭網(wǎng)絡(luò)不僅僅是一個為了完成家庭內(nèi)部各種設(shè)備資源共享、協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)，還能通過與外部網(wǎng)絡(luò)(電信網(wǎng)/Internet/社區(qū)網(wǎng))的連接，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)信息交流的目的，通過豐富多彩的業(yè)務(wù)和應(yīng)用使用戶享受到舒適、便利、平安的新的生活體驗(yàn)。因此，隨著家庭網(wǎng)絡(luò)概念的不斷開展以及對其研究的不斷深入，中國家庭網(wǎng)絡(luò)三大標(biāo)準(zhǔn)化組織的開展將最終殊途同歸，其標(biāo)準(zhǔn)化的研究領(lǐng)域?qū)霈F(xiàn)必然的重合。為了提高中國在家庭網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域自主創(chuàng)新的能力，加快中國家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，進(jìn)一步提升中國自主標(biāo)準(zhǔn)的層次和質(zhì)量以及在國際上的地位和影響力，三大標(biāo)準(zhǔn)化組織應(yīng)該打破行業(yè)分割，加強(qiáng)合作，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，各盡所長，攜起手來以合作共贏的態(tài)度研究中國自主的家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。5家庭網(wǎng)關(guān)開展趨勢4.1市場開展預(yù)測數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)也正在改變著傳統(tǒng)的家庭生活和娛樂方式，隨著家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，必將在不久的將來興起一場數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化家庭的革命。Internet效勞和豐富的數(shù)字媒體將更快更好的滲入到每個家庭，并通過家庭網(wǎng)絡(luò)傳播到每個房間、每個設(shè)備，從而改變?nèi)藗兊纳詈蛫蕵贩绞?。SOHO路由網(wǎng)關(guān)是一個獨(dú)立的路由器設(shè)備，它一方面連接寬帶接入modem，另一方面組建一個家庭的網(wǎng)絡(luò)；寬帶modem網(wǎng)關(guān)是在寬帶modem的內(nèi)部集成了家庭網(wǎng)關(guān)的功能(橋接、路由)，寬帶modem網(wǎng)關(guān)的具體表現(xiàn)形式和組網(wǎng)結(jié)構(gòu)就如上面所說的DSL路由器網(wǎng)關(guān)和cable路由器網(wǎng)關(guān)；多業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)同時提供話音、視頻和家庭網(wǎng)關(guān)的功能；專用家庭網(wǎng)關(guān)只提供某個專門的網(wǎng)關(guān)功能，比方家庭保安、自動化等。ParksAssociation在對家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行以上分類的根底上，對家庭網(wǎng)關(guān)的市場開展進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)果說明：家庭網(wǎng)關(guān)將從SOHO路由器網(wǎng)關(guān)和寬帶modem網(wǎng)關(guān)，開展到STB網(wǎng)關(guān)、多業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，最后到全家庭網(wǎng)關(guān)。同時它預(yù)測了到2005年底，以媒體網(wǎng)關(guān)為主要功能，并包含了其他家庭網(wǎng)關(guān)功能的STB網(wǎng)關(guān)將占據(jù)所有家庭網(wǎng)關(guān)市場的53%。4.2國際DLNA標(biāo)準(zhǔn)早在幾年以前，Intel就提出“數(shù)字家庭〞的概念。“數(shù)字家庭〞其中一個目標(biāo)就是要把PC域和CE域有機(jī)的結(jié)合起來，充分利用PC強(qiáng)大的管理、存儲和處理能力，并結(jié)合CE的舒適性和易用性。使數(shù)字化的媒體內(nèi)容可以靈活方便的在眾多的設(shè)備上進(jìn)行分享，到達(dá)“任何地方、任何時間、任何設(shè)備〞的目標(biāo)。并創(chuàng)造出多種多樣的創(chuàng)新用例，以滿足人們的需要，提高人們的生活質(zhì)量。2003年上半年，英特爾就帶著包括微軟、索尼、飛利浦、富士通、Gateway、惠普、Intel(英特爾)、IBM、健伍、聯(lián)想、MatsushitaElectric(松下)、NECCustomTechnica、諾基亞、三星、夏普、STMicroelectronics及Thomson等17家業(yè)界領(lǐng)先的消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)和移動設(shè)備公司，發(fā)起并宣告“數(shù)字家庭工作組〞(DHWG)正式成立。DHWG專門致力于簡化網(wǎng)絡(luò)消費(fèi)電子、移動設(shè)備和個人電腦等設(shè)備間的數(shù)字內(nèi)容共享，如數(shù)字音樂、數(shù)碼照片和數(shù)字視頻等。眾多的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)自身并不能始終確保各種設(shè)備間的互操作，數(shù)字家庭工作組建立的互操作性框架和技術(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么將為開發(fā)多品牌產(chǎn)品和解決方案提供指導(dǎo)，從而使它們彼此之間能夠更好地配合工作。工作組的目標(biāo)就是制訂一套指導(dǎo)準(zhǔn)那么，并在未來12個月內(nèi)開發(fā)出第一款符合該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。2004年，這個組織改名為“數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟〞(DLNA)，其目的一方面是把這個行業(yè)組織所覆蓋的范圍從家庭拓展到整個數(shù)字化生活的各個領(lǐng)域，另一方面也想說明，該組織的研究工作已經(jīng)有了成果，不再是一個工作組，而是一個聯(lián)盟。DLNAv1.0的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定完成，目前正在進(jìn)行v2.0版本的制定工作。在v2.0版本中，主要集中在遠(yuǎn)程用戶接口和數(shù)字傳輸內(nèi)容保護(hù)方面。4.3國內(nèi)閃聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)“閃聯(lián)〞是由信息產(chǎn)業(yè)部主導(dǎo)，國內(nèi)IT五巨頭(聯(lián)想、長城、海信、康佳、TCL)發(fā)起成立的“信息設(shè)備資源共享協(xié)同效勞標(biāo)準(zhǔn)化工作組〞。工作組的任務(wù)是在信息技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，通過開發(fā)IGRS(信息設(shè)備資源共享協(xié)同效勞)協(xié)議，在有限范圍網(wǎng)絡(luò)域(有線、無線)內(nèi)，支持多種信息設(shè)備、家用電器、通信設(shè)備之間的設(shè)備自動發(fā)現(xiàn)、動態(tài)組網(wǎng)、資源共享和協(xié)同效勞，從而提高這些設(shè)備間的互操作性和易用性，并創(chuàng)造出新的應(yīng)用模式和豐富的應(yīng)用。閃聯(lián)的目標(biāo)和技術(shù)策略實(shí)際上與DLNA是根本相同的，不同的是閃聯(lián)是中國自己的行業(yè)聯(lián)盟。在中國市場上推起一個屬于自己的標(biāo)準(zhǔn)，并且使這個標(biāo)準(zhǔn)成為未來國際產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一個重要組成局部。根據(jù)五巨頭共同描繪的未來藍(lán)圖，一旦這個標(biāo)準(zhǔn)成為現(xiàn)實(shí)，那將意味著，所有信息設(shè)備之間將實(shí)現(xiàn)“互通互聯(lián)〞，不同企業(yè)的產(chǎn)品都將歸納于一個體系之下。通過這個標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以利用電視，方便的收看掌上電腦、、或者數(shù)碼相機(jī)上的圖片，實(shí)現(xiàn)雙向式的互動，利用和音響的結(jié)合可以欣賞美妙音樂，利用電腦和的配合方便的實(shí)現(xiàn)諸如號碼同步更新，在編輯收發(fā)短信的時候也完全可以借用身邊計(jì)算機(jī)的鍵盤完成這個功能，而不用再登陸網(wǎng)站或用鍵盤實(shí)現(xiàn)這樣一個發(fā)送過程，同時ＰＤＡ產(chǎn)品與投影結(jié)合，以及計(jì)算機(jī)與打印機(jī)間的相互使用也都可以實(shí)現(xiàn)。閃聯(lián)最終的愿景就是讓用戶擺脫具體物理環(huán)境和設(shè)備的約