基于ZigBee的信息家電遠程監(jiān)控無線通信方案

引言

目前家電控制領(lǐng)域發(fā)展的主要方向是信息家電智能化。許多家庭希望能實現(xiàn)各種家電“遠程監(jiān)控一體化”。即通過一個遙控器隨時隨地了解和控制各種家電。信息家電的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c是低速率、低數(shù)據(jù)量，新出現(xiàn)的ZigBee技術(shù)為解決此類無線傳輸與控制問題提供了一種切實可行的技術(shù)解決方案。本文就是以ZigBee技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合ARM和GPRS技術(shù)提出了信息家電遠程監(jiān)控無線通信方案。

1 ZigBee技術(shù)簡介

ZigBee是一種基于IEEE 802.15A標準的短距離無線通信的技術(shù)規(guī)范，它包含3個工作頻段、27個信道，每個頻段的傳輸速率和通信范圍各不相同。ZigBee技術(shù)擁有低功率、低速率、通信范圍較小、網(wǎng)絡(luò)容量大和組網(wǎng)簡單等特點，且擁有省電、安全、可靠、成本低、時延短等優(yōu)點。方便實現(xiàn)對信息化家電的組網(wǎng)與監(jiān)控。

2 信息化家電通信方案設(shè)計

通信方案采用相對簡單的ZigBee星型結(jié)構(gòu)。即以ZigBee協(xié)調(diào)器（含全功能ZigBee設(shè)備FFDl為整個通信方案的核心。以多個ZigBee終端設(shè)備f含半功能設(shè)備RFD）作為周圍的節(jié)點。構(gòu)成一個星型網(wǎng)絡(luò)。再結(jié)合遠端控制，該方案可由以下這幾部分組成：ZigBee協(xié)調(diào)器、ZigBee終端設(shè)備（被控對象，例如煤氣水三表等電器）、Intenet、遠程計算機。其中ZigBee協(xié)調(diào)器負責與ZigBee終端和外部網(wǎng)絡(luò)之間的通信，是整個系統(tǒng)的核心。Zig—Bee終端設(shè)備負責數(shù)據(jù)的采集和各種數(shù)據(jù)的傳輸。

根據(jù)方案的組成又可將該方案可分為兩大模塊：

一是家庭ZigBee協(xié)調(diào)器模塊；二是ZigBee終端模塊。

前者又分為核心控制模塊、協(xié)調(diào)器端無線收發(fā)模塊、網(wǎng)絡(luò)接El模塊和GPRS通信模塊：后者分為終端收發(fā)模塊和數(shù)據(jù)采集與控制模塊。其模型如圖1。家庭ZigBee協(xié)調(diào)器模塊以ARM微處理器為核心。通過協(xié)調(diào)器端無線收發(fā)模塊與終端模塊實現(xiàn)通信。通過GPRS與手機通信，通過Internet與遠程計算機通信。

實現(xiàn)各模塊的功能并相互之間的通信。就可以通過手機或者通過Intenet上的遠程計算機。實現(xiàn)對信息化家電實現(xiàn)遠程的監(jiān)控。

3 信息化家電通信方案的模塊及軟件流程

3.1 ZigBee協(xié)調(diào)器結(jié)構(gòu)模型及其應用程序的開發(fā)

（1）ZigBee協(xié)調(diào)器結(jié)構(gòu)模型

ZigBee協(xié)調(diào)器開發(fā)平臺采用的是基于ARM920T核的S3C2410X微處理器。是整個通信方案的核心。

協(xié)調(diào)器的無線收發(fā)模塊用的ZigBee全功能設(shè)備——RF收發(fā)芯片CC2430.實現(xiàn)一對多的短距離通信。由于CC2430已固化了ZigBee協(xié)議棧的底層f即PHY層和MAC層）。只需配簡單的外圍設(shè)備即可構(gòu)成協(xié)調(diào)器的收發(fā)模塊。GPRS用來實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)傳輸。這一塊可選擇GPRS微處理器MC35i及外圍電路組成。

也可以采用市場上現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品來實現(xiàn)。且S3C2410X微處理器內(nèi)部不具備網(wǎng)絡(luò)接E1.協(xié)調(diào)器用微處理器和以太網(wǎng)控制芯片（CS8900A）一起并配合輔助電路實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口功能。這樣。通過S3C2410X微處理器要實現(xiàn)ZigBee協(xié)調(diào)器端與ZigBee終端之間的通信；GPRS與手機之間的通信；通過Intenet與遠端計算機之間的通信。S3C2410X微處理器為核心的協(xié)調(diào)器結(jié)構(gòu)模型如圖2。

其中，結(jié)構(gòu)模型中電源電路、系統(tǒng)時鐘電路、系統(tǒng)復位電路、Flash／SDRAM存儲器接口電路是S3C2410X微處理器運行的基本電路。JTAG接口、以太網(wǎng)接口、串口以及無線收發(fā)模塊（CC2430和其外圍電路構(gòu)成）。是實現(xiàn)協(xié)調(diào)器功能的主要的接口電路。

JTAG標準主要用于芯片內(nèi)部測試及對系統(tǒng)進行仿真、調(diào)試。標準的JTAG接口有四線。且接法簡單。

MAX232和RS232實現(xiàn)串口功能。用于協(xié)調(diào)器與GPRS設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。GPRS采用市場上現(xiàn)有的產(chǎn)品。將自帶應用程序稍做修改。讓GPRS自動收發(fā)數(shù)據(jù)。

無線收發(fā)模塊主要是用于ZigBee星型網(wǎng)絡(luò)的建立、初始化。以及與多個ZigBee終端設(shè)備間的數(shù)據(jù)收發(fā)。