基于ZigBee技术的智能家居系统的设计分析

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  摘要:随着物联网的发展,Zigbee受到越来越多用户的关注,Zigbee技术也已在许多智能传感器场景中应用。本文首先简介Zigbee技术,并基于ZigBee技术的智能家居系统的设计方案进行系统分析,以便使读者更好地理解ZigBee技术。
  关键词:Zigbee;Zigbee的标准化组织;ZigBee的协议栈结构1简介Zigbee技术
  Zigbee技术是一种近距离、低功耗、低成本、低速率、近距离的双向通讯技术。如同CDMA和GSM,也是一种极为可靠的无线传感网络,与它们不同的是,它为工业现场自动化控制通信而建,具有工作可靠、价格低的特点。
  Zigbee的标准化组织包括IEEE802.15.4(TG4)工作组织和Zigbee联盟,IEEE802.15.4(TG4)制定的标准仅处理MAC层和物理层协议,而Zigbee联盟提出的标准,定义了网络层、安全层、应用层和各种应用产品的资料或行规,并对其网络层协议和应用编程接口(API,Application Programming Interface)进行了标准化。
  ZigBee的协议栈结构。ZigBee协议由物理层、媒体接入控制层、网络层和应用层组成。网络层以上协议由Zigbee联盟制定,IEEE802.15.4负责物理层和媒体接入控制层。
  一个ZigBee网络由一个协调器、多个路由器和多个终端设备组成。协调器负责整个网络的建网,同时它也可作为与其他类型网络的通信节点(网关)。构成协调器和路由器的器件必须是全功能设备,而构成终端设备的器件可以是全功能设备,也可以是精简功能设备。
  ZigBee支持三种自组织无线网络类型,即星形网络、网状网络和树状网络,特别是网状网络,具有很强的网络健壮性和系统可靠性。
  2基于ZigBee技术的智能家居系统的设计分析
  2.1 系统结构
  硬件以S3C2244OA作为控制核心,采用CC2430组建家庭内部网络来采集各种家用电器的数字信号,USB camera采集视频信号。软件上为了达到远程监控的目的,利用嵌入式Web服务器和CGI技术实现与互联网相连。经过实际测试,该系统不仅满足了家庭网络化的需求,而且运行稳定,功能强大。
  控制核心S3C2244OA,是一款基于ARM920T核的16/32位RISC处理器,由Samsung公司推出,包括外存储控制器,LCD控制器,两通道SPI,两部全速USB主设备芯片,三通道UART,四通道DMA,带有MMU虚拟存储单元,可以移植linux系统和建立Web服务器,主频400MHz,130个I/O端口和24陆外部中断源,多种通信接口,体积小,功耗低,成本低,可靠性高,非常适合作为嵌入式微处理器来使用。
  2.2 ZigBee协调器与设备节点程序流程
  ZigBee家庭无线网络,主要负责采集各种信息数据及对现场进行监控,将数据内部处理后由家用网关传到外网。在此系统中,ZigBee协调器的职责是建立无线网络,分配地址,给终端节点发送控制命令,接收其节点的工作状态并全部上传给Web服务器,最后通过Internet传给远程的用户端。终端设备节点负责加入网络,接收控制命令,还要发送状态信息到协调器。图2阐述了ZigBee协调器与设备节点程序流程。
  ZigBee技术应用广泛,而且较传统的技术使用简单方便,预计未来十年内随着物联网的普及,其产业规模将取得更大的突破。
  
  [参考文献]
  [1]王玉.ZigBee远程遥控你的家.数字家庭,2006.
  [2]ZigBee技术详细解析.物联网开发论坛,2012.
  
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