引言
智能家庭网络是信息时代带给人们的又一个高科技产物。它借助现有的计算机网络技术，将家庭内部的各种家电和设备连网，通过网络为人们提供各种丰富、多样、个性、方便、舒适、安全和高效的服务。家庭网络化也是整个社会信息化的一个重要的部分。智能家庭网络系统的基本结构如图1所示。
实现家庭内部信息与家庭外部信息的交换，无疑是家庭连网的目的所在，其实现需要设计一个理想的家庭网关。
1 家庭网关
家庭网关作为家庭网络与Internet间的接口，如图2所示。家庭网关应具有以下的基本功能：
①作为所有外部接入网连接到家庭内部，同时将家庭内部网络连接到外部的一种物理接口；
②使住宅用户可以获得各种家庭服务（包括现有的和未来可能出现的服务）的平台；
③为家庭内部网络中的设备分配IP地址，每个家庭网络中的设备必须拥有唯一的IP地址（仅限于家庭网络内部使用），对于这种仅限于家庭内部使用的IP只能由家庭网关来配置；
④路由功能，家庭网络的复杂性使得内部可能存在多个具有不同物理协议的子协议，家庭网关必须具有路由的功能，将来自Internet的带宽 信
息发送给相应的设备，同时也可实现设备间通信及分工合作；
⑤共享宽带连接，使家庭内部的多个PC及其它信息设备有效地共享宽带接入。
2 智能家庭网关的实现
2.1 智能家庭网关的硬件体系结构
智能家庭网关的硬件体系结构如图3所示.
智能家庭网关硬件系统选用Motorola公司的68VZ328处理器芯片，配合4MB的Flash和2MB的SDRAM存储器，对外提供RS232/RS485、USB、I/O和以太网接口，并可以方便地扩展多种智能家庭网络物理接口。
2.2 智能家庭网关的软件体系结构
软件体系结构如图4所示。
在家庭网关的软件系统中，选用Motorola提供的PPSM系统。由于PPSM系统没有提供窗口系统，因此根据家庭网关系统中的实际需要作出适当的修改后，设计出一套窗口操作系统；又由于PPSM系统中没有实现网络功能，因此在对PPSM系统进行修改时添加了TCP/IP协议栈，这样就可以在这个操作系统中实现网络功能了。
3 嵌入式TCP/IP协议栈开发
嵌入式系统中对TCP/IP协议栈的实现方式有硬件固化和软件实现两种。硬件方式是指TCP/IP协议栈用硬件的方式实现，嵌入式系统中直接与TCP/IP协议栈硬件芯片连接，由它实现协议的转换，从而使之与互联网相连接。但这无疑增加了硬件成本，对一些功能单一的嵌入式设备，连接一个完整的TCP/IP硬件议栈，是一个极大的浪费，而且所增加的成本费用是难以议栈，是个极大的浪费，而且所增加的成本费用是难以接受的。因此在该系统中，选用软件方式实现嵌入式TCP/IP协议具有更大的优势。
高级的操作系统可支持TCP/IP协议族，但我们选用的PPSM系统是不支持的，因此必须根据该系统的实际需要添加对TCP/IP协议族的支持功能。在添加TCP/IP协议族时，根据系统的特点和功能设计出独特的TCP/IP协议族，实现与需要有关的部分，对不需要的协议则不予支持；其次，对于使用的协议根据具体应用作出了必要修改。
在该系统中，嵌入式TCP/IP协议栈实现ARP、IP、ICMP、TCP、UDP、HTTP等协议。基本的协议处理程序如力所示。
结合该系统的实际情况，构建嵌入式TCP用于控制动作的有限机模型如图6所示。在一些对于嵌入式系统不必要的地方做了修改、简化，但仍保持与标准TCP协议的一致性。
在设计嵌入式Web服务器，时系统中TCP中上只支持HTTP协议，嵌入式系统把数据采集、运行参数等当前实时数据存入存储器中网页的相关位置。对任何TC连接，每次只是支持HTTP协议发送风页服务，并且把每个网页大小限制在一个数据包内，而不会出现IP包的分拆。作为嵌入式Web服务器，TCP连接时只处于被动服务的状态，所以可以将标准TCP有限状态机主动创建连接的SYN-ENT状态、主动关闭连接的FIN-AIT1、FIN-AIT2、CLOSING、TIME-AIT状态省去。在设计中，还去掉了CLOSED状态，让它一开始就处于LISTEN状态，来监听客户端的连接请求，避免了主动或被动打开的操作，对此嵌入式场合，更加高效。
在三次握手建立连接的过程中，嵌入式系统作为监听状态的服务器端，始终为被动方，相当于被动打开后的LISTEN状态，等对方发起连接。当它接收到SYN数据片，它发出SYN+ACK数据片并确认它已接收到对方的SYN，此时变为SYN+RECIVED状态。再接收到对方返回的一个仅含ACK的空数据片，则三次握手完成，进入ESTABLISHED状态，之后可以进行TCP数据通信。