聚豐項目 > 多功能智能家庭網(wǎng)關設備
設計一款適用于家居使用的智能網(wǎng)關設備，能夠管理和控制對應開發(fā)的下屬從設備，并可以連接到云端服務器上進行數(shù)據(jù)交互通信；也可以通過對應開發(fā)的移動終端應用（如手機的APP）對網(wǎng)關以及從屬的設備進行監(jiān)控和數(shù)據(jù)交換。由于本次設計不包括移動端APP的開發(fā)，就直接使用上海慶科公司提供的公版APP進行開發(fā)，實現(xiàn)設備的配網(wǎng)和云端登錄，并可以通過移動端APP向設備主機下發(fā)指令，再由主機通過ZigBee組網(wǎng)實現(xiàn)對兩個從屬設備的LED燈條和RGB燈珠分別進行調光和調色控制。
綠色能源
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團隊成員
招成海 研發(fā)工程師
主要用到的硬件有STM32F401RE開發(fā)板作為主機的主控板，慶科的EMW3080B-WIFI模塊開發(fā)板，以上兩個開發(fā)套件是由主辦方提供的，另外還有用于設備主機和從機組網(wǎng)通信的ZigBee模塊，以及由STM8S003，ZigBee模塊設計的LED燈條調光從機設備和由STM32F103RC，ZigBee模塊設計的RGB調色從機設備。整個硬件總架構框圖如下：
STM32F401RE開發(fā)板作為系統(tǒng)的主控部分，實現(xiàn)對WIFI模塊和ZigBee模塊的配置，云端下發(fā)的數(shù)據(jù)處理，以及通過ZigBee組網(wǎng)對下屬設備進行監(jiān)控。慶科的EMW3080B-WIFI模塊則作為主機聯(lián)網(wǎng)和登錄云端進行數(shù)據(jù)交互的橋梁，本次設計使用的是由慶科官網(wǎng)提供的MICO AT v2.x.x透傳固件，該固件配合慶科云的云端管理系統(tǒng)就能夠通過AT指令輕松實現(xiàn)WIFI模塊的聯(lián)網(wǎng)配置和云端登錄，并進行數(shù)據(jù)交互。關于慶科WIFI模塊的更多信息還請自行到慶科官網(wǎng)的開發(fā)者中心去了解。還有ZigBee模塊則實現(xiàn)網(wǎng)關主機和從屬設備進行組網(wǎng)通信的功能，其中包括一個獨立設計的ZigBee模塊與主控板構成主機部分。還有就是由STM8S003和ZigBee模塊設計的通過一路PWM控制LED燈條調光的從設備，以及由STM32F103RC和ZigBee模塊設計的由三路PWM控制RGB調色的從設備。
主要是用到的是由ARM提供的Mbed OS物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠基于它強大的庫編程能力和大數(shù)據(jù)處理能力，很好的實現(xiàn)基于該系統(tǒng)的開發(fā)板進行在線編程開發(fā)和管理。本次設計用到的STM32F401RE開發(fā)板就是可以基于該系統(tǒng)進行軟件開發(fā)的。由于這次設計的產(chǎn)品功能不是很復雜，所以就直接使用Mbed系統(tǒng)的在線編譯器Compiler進行軟件開發(fā)，我們只需要打開并登錄Mbed OS系統(tǒng)網(wǎng)頁，然后打開Compiler編譯器，并建立自己的Project就可以進行MCU的軟件開發(fā)。使用Compiler編譯器能夠很快的進行功能函數(shù)的編寫和工程的在線管理，基于系統(tǒng)強大的庫封裝能力，我們只需要編寫少量代碼，并調用相應的API接口就能實現(xiàn)各種常用的功能，如PWM功能，UART通信功能，定時中斷處理等。本次設計中就是主要調用MCU的UART接口功能實現(xiàn)對WIFI模塊和ZigBee模塊的初始化和數(shù)據(jù)交互，以及對數(shù)據(jù)的處理。當我們完成了軟件工程的編寫，只要點擊編譯的選項就能實現(xiàn)在線編譯，生成的BIN文件會通過網(wǎng)頁下載功能下載到你的開發(fā)端電腦，我們只需要燒錄BIN文件就可以了。由于本人也是初次接觸Mbed系統(tǒng)開發(fā)，關于更具體的信息，請自行登錄Mbed官網(wǎng)了解。另外使用到的軟件固件就是慶科提供的MICO AT v2.x.x透傳固件，這個我們只要登錄慶科的開發(fā)者平臺進行下載和根據(jù)升級步驟進行固件升級就行了，然后通過慶科提供的移動端APP和云端登錄配置參數(shù)對WIFI模塊進行配置就可以實現(xiàn)設備聯(lián)網(wǎng)和云端通信了，由于公版的APP只提供了白熾燈的調光和RGB調色的功能，我們只需要根據(jù)通信協(xié)議進行解析就能實現(xiàn)LED的遠程調光和RGB的遠程調色。還有就是從機設備的軟件驅動開發(fā)，本次的設計里實現(xiàn)的功能比較簡單，就是開個UART與ZigBee模塊進行數(shù)據(jù)交互，并通過MCU的PWM功能實現(xiàn)LED燈條的調光和RGB的調色，可以說是比較常用的MCU開發(fā)了，這里就不再詳述了。
這次的設計基本實現(xiàn)了預期的功能效果，基于慶科提供的公版APP可以進行功能效果的演示，通過APP和WIFI模塊的EasyLink配網(wǎng)功能，能夠很好的對主機進行配網(wǎng)和云端登錄，并可以通過APP端的調光和RGB調色按鈕下發(fā)指令數(shù)據(jù)到主機設備端，網(wǎng)關主機設備通過解析數(shù)據(jù)和ZigBee組網(wǎng)實現(xiàn)對下屬的LED調光設備進行通信從而實現(xiàn)移動端APP控制調光和RGB調色。最終的功能效果，可以點擊下面本人提供的視頻鏈接進行觀看。本次的設計基本上可以作為一款網(wǎng)關設備端產(chǎn)品開發(fā)的參照，只要根據(jù)實際應用進行相應的修改移植就能設計出適用于家庭應用的網(wǎng)關設備并應用于家居照明，家用電器控制，以及防盜智能鎖等日常應用產(chǎn)品中。本人目前就是從事物聯(lián)網(wǎng)智能家居產(chǎn)品開發(fā)的，如有興趣或者這方面需求的朋友，可以聯(lián)系我進行交流咯。好了，這次的作品介紹就到這里了，再次感謝主辦方和相關的工作人員，提供這么一個實踐的機會和平臺。
下面附上演示視頻的連接地址：2017工程師創(chuàng)新設計大賽作品“多功能智能家庭網(wǎng)關設備”的功能演示
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