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2022 年第 11 期198智能技术信息技术 与 信息化基于 LoRa 的智能家居系统设计陈逸凡1 林木泉 1CHEN Yifan LIN Muquan 摘要 针对市面上智能家居系统存在通信距离短、连接不稳定、功耗大、延迟大等缺点，提出一种基于 LoRa无线通信技术的智能家居系统设计。首先介绍了整体系统设计方案与 Modbus 协议，然后提出了智能网关、人体 / 磁力 / 震动传感器、智能开关、智能台灯、离线 种常见智能家居设备的硬件设计方案。最后说明了如何通过 Modbus 协议与 LoRa 无线通信技术结合，将以上设备联动起来。实验结果表明本系统可以...
2022 年第 11 期198智能技术信息技术 与 信息化基于 LoRa 的智能家居系统设计陈逸凡1 林木泉 1CHEN Yifan LIN Muquan 摘要 针对市面上智能家居系统存在通信距离短、连接不稳定、功耗大、延迟大等缺点，提出一种基于 LoRa无线通信技术的智能家居系统设计。首先介绍了整体系统设计方案与 Modbus 协议，然后提出了智能网关、人体 / 磁力 / 震动传感器、智能开关、智能台灯、离线 种常见智能家居设备的硬件设计方案。最后说明了如何通过 Modbus 协议与 LoRa 无线通信技术结合，将以上设备联动起来。实验结果表明本系统可以完成设备之间的联动控制且具有良好的稳定性，通信距离远大于使用 Zigbee、蓝牙的智能家居设备。 关键词 LoRa；Modbus；智能家居 doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2022.11.0491. 闽南理工学院电子与电气工程学院 福建泉州 362700[ 基金项目 ]2020 年福建省大学生创新创业训练计划项目（项目编号 7) 0 引言市面上智能家居多数使用云端执行，用户传感器捕获数据后由网关上报云端，再由云端来控制本地的设备，延迟相对大且不够稳定[1] 。设备计算能力弱，如摄像头要实现人脸识别，需要购买云服务通过云端计算进行人脸识别，这不仅给云端服务器带来了负担，降低整个系统响应速度，还对用户的隐私存在隐患。本项目的目的就是解决以上问题。通过智能网关以及各个设备的边缘化，支持把逻辑运算放在本地上，系统中的各个设备通过 LoRa 进行通信，使得系统中的每一个设备都可以脱离云端独立运行[2] 。1 系统简述系统整体围绕着智能网关展开，网关负责读取子设备的数据然后根据网关内部保存的智能场景对其他设备发起控制，同时也是云端与设备之间的桥梁。在网关与其他设备通信时，设备会将数据打包 Modbus 协议帧同时在数据帧前方加入一个配对码，在加密组件对数据帧进行加密后通过USART 设备发送给 LoRa 控制电路进行传输。智能设备远程控制 / 读取均使用 Modbus 协议修改其对应的寄存器，这些寄存器的值会在定时器、主循环、外部中断等场景中与实际的需要控制的外设进行同步，如智能台灯的保存寄存器 0 与控制亮度的 PWM 发生器绑定，修改保存寄存器 0 就是修改亮度，读取保持寄存器 0 就是读取亮度。正常系统中发起通信的设备只有智能网关，其他设备不主动发起通信，系统总体方案如图 1 所示。图 1 总体方案设计图整个系统使用了 Modbus 作为了通信协议。因为 LoRa 的通信距离远，且信道资源较少，必须考虑到同频干扰[3] 。在智能家居系统中智能设备的数量并不低，如果在一开始没有考虑到这个问题而使用了错误的方案。必会出现两个智能设
