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[導(dǎo)讀]引言  通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和信息家電的飛速發(fā)展,使智能家居網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建成為可能。ZigBee以其低成本、低功耗的特性成為了智能家居無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的首選技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。  目前通用的家電遙控系統(tǒng)常用的無(wú)線控制手段有藍(lán)牙、

引言

  通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和信息家電的飛速發(fā)展,使智能家居網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建成為可能。ZigBee以其低成本、低功耗的特性成為了智能家居無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的首選技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

  目前通用的家電遙控系統(tǒng)常用的無(wú)線控制手段有藍(lán)牙、紅外等。藍(lán)牙技術(shù) 復(fù)雜度高,加上成本過(guò)高且不能滿足低功耗的要求,因而在家庭網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域沒(méi)有得到普及;紅外技術(shù)只能在可視范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信,對(duì)方向性要求較高,無(wú)法靈活的構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)同時(shí)控制多個(gè)終端設(shè)備。本文應(yīng)用ZigBee無(wú)線技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)結(jié)合設(shè)計(jì)的家電無(wú)線遙控系統(tǒng),可以實(shí)時(shí)的獲取各個(gè)終端設(shè)備的狀態(tài)信息,靈活控制ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。

  1 ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介

  ZigBee是一組基于IEEE802.15.4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 。ZigBee協(xié)議棧由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用匯聚層、網(wǎng)絡(luò)層、媒體訪問(wèn)控制層(MAC)和物理層(PHY)組成。

  在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中,存在兩種不同類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,一種是具有完整功能的設(shè)備,即全功能設(shè)備(FFD),另一種是簡(jiǎn)化功能的設(shè)備,即精簡(jiǎn)功能設(shè)備(RFD)。在網(wǎng)絡(luò)中,F(xiàn)FD通常可以成為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器或者網(wǎng)絡(luò)路由,也可以作為終端設(shè)備存在于網(wǎng)絡(luò)中,可以同時(shí)和多個(gè)RFD或多個(gè)其他的FFD通信;RFD則不能作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,只能和一個(gè)FFD進(jìn)行通信,功能較FFD簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn)。

  ZigBee技術(shù)網(wǎng)絡(luò)支持兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜忘c(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?,每一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)都需要一個(gè)FFD協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)功能。本文采用的是星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

  2 系統(tǒng)的總體架構(gòu)

  ZigBee家電無(wú)線遙控系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。

  2.1 ZigBee遙控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)

  ZigBee遙控器的硬件構(gòu)建如圖2所示。

  ZigBee無(wú)線遙控器作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,既要接收和處理來(lái)自ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù),又要根據(jù)用戶要求控制網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作,所需要處理的數(shù)據(jù)量較大,因而本文采用ARM920T內(nèi)核的嵌入式微處理器s3c241O作為遙控器的核心處理芯片。

  s3c2410是三星公司推出的一款面向高性價(jià)比、低功耗、體積小、高性能、高集成度的16/32位RIsc嵌入式微處理器。存儲(chǔ)器使用64M的NAND nash和64M的sDRAM。

  ZigBee無(wú)線收發(fā)芯片采用飛思卡爾公司開發(fā)的符合IEEE8O2.15.4標(biāo)準(zhǔn)的Mcl3192射頻收發(fā)芯片 。它工作在2.4GHz頻段,支持對(duì)等、星型和樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),與Mcu通過(guò)四線sPI接口連接。

  2.2 終端節(jié)點(diǎn)的硬件實(shí)現(xiàn)

  遙控系統(tǒng)終端節(jié)點(diǎn)是嵌入到家電系統(tǒng)里面的一個(gè)模塊。

  ZigBee網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)成功后,該模塊負(fù)責(zé)和嵌入式ZigBee遙控器通信,把家電的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遙控器端,并接收來(lái)自遙控器的控制信息,進(jìn)而控制家電調(diào)整參數(shù),以達(dá)到用戶的要求。終端節(jié)點(diǎn)的硬件框架如圖3所示。

  設(shè)備終端節(jié)點(diǎn)的功能是收發(fā)數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制命令,因此,設(shè)備節(jié)點(diǎn)對(duì)硬件平臺(tái)的要求較低,本文采用的終端節(jié)點(diǎn)的中央處理器為Mc9so8G1'60,z唔Bee收發(fā)芯片仍為Mc13192。

  Mc9S08GT6O 是摩托羅拉一款低功耗、高性能的8位單片機(jī),工作在40MHz主頻上,通過(guò)sPI總線控制Mc13192。

  MC9S08GT60集成了60KB F1ash ROM 與4KB RAM,為移植協(xié)議棧提供了足夠的存儲(chǔ)空間。

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