论文部分内容阅读
摘 要：在信息高速发展的今天，智能化、便携化已经成了人们对生活中多个方面的追求。物联网水平发展迅猛，Zigbee、蓝牙、GPRS模块等无线传输系统被广泛应用。而智能家居系统更是被人们密切关注。家庭智能网络的构造目前主要采用Zigbee组网结合GPRS或GSM模块移动通信的方式实现，通过GSM交互通信实现远端客户与近端实物的实时沟通，既可以实现日常生活信息的便捷掌握，更能够预防或及时处理突然发生的多种意外情况。
关键词：ZIGBEE GSM TC35i 智能化
中图分类号：TP212.6
1 引言
手机已经成为了人们手中的必需品，随着科技的发展，电话本身的基本功能已经不再被重视，反而是它的这种便捷通信模式在实际生活中被越来越广泛的使用。物联网嵌入式系统的发展是当下的热门话题，无线通信，远端控制，实现对室内家居情况的监视及发送指示命令。GSM模块被研究人员更广泛应用，短信开门，短信解锁，电话开闸等在多个场合的应用已经被人们实现。而近端无线网络系统基本已由ZIGBEE网络作为其代名词，应用于家庭、厂房等多种场所，实现室内各位置的网络无线连接，达到相应的无线控制及信息传输的目的。
2 GSM模块应用构成
本设计中用到的是SIEMENS公司的GSM模块TC35i，它是一个支持中文短信息编写的工业级GSM模块，工作在EGSM900和GSM1800双频段，电源范围为3.3V～5.5V，可传输语音和数据信号，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡和天线。TC35i的数据端口通过AT命令实现双向传输指令和数据。可选波特率为300bit/s～115Kbit/s，自动波特率为1.2k～115kbit/s。支持文本和PDU格式的短消息，2.4k、4.8k、9.6k的非透明数据和第三组的一类、二类传真。可通过AT命令或中断信号实现重启和故障恢复。
TC35工作过程模板即为简单的串口通信。一般普通的调试即为通过PC机的超级终端或者串口调试助手，通过输入相关AT指令，实现发送短信，拨打电话等功能，从而实现对其应用。本设计主要是利用在Linux系统下通过AT命令，结合ARM控制器，同样通过串口向GSM模块发送指令实现信息传送及相应控制。
GSM模块TC35i主要功能部件包括TC35i控制芯片，射频电路，外围稳压电路，电平转换电路等。因为本身购买时，很多部分均已被设计成了一些模块，因而实际应用时仅需设计外围的一些电源辅助电路或者232电平转换电路即可。
3 ARM控制平臺及ZIGBEE模块
ARM平台采用SAMSUNG公司的S3C2440主控芯片，系统环境为Ubuntu-Linux操作系统。ARM9因其强大的功能，如今被广泛的应用于很多场所的控制。ARM处理器本身具有低功耗、低成本等优点，可实现对数据信息的迅速处理，通过程序上的不同编辑，可实现多方面的判断，实现不同的处理方式，不同信息的发送等。
ZIGBEE模块采用TI公司生产的低功耗无线通信芯片CC2530。这款芯片虽然通信数据量并不大，但实际上完全足够本设计中的应用。它是一款低成本，低功耗并且具有安全可靠性的无线通信模块，集成了单片机、ADC、无线通信模块于一体，既提高了单片机与无线通信模块组合时的可靠性，同时也减小了节点的体积与质量。它支持最新的Zigbee协议--Zigbee 2007/PRO。本协议栈具有非常好的互操作性，节点密度管理、数据负荷管理、频率捷变等，支持网状网络和低功耗的特点，使得运用CC2530设计出来的节点通信距离更远，组网性能更稳定可靠。
至于CC2530应用的电路部分则并不复杂，因为芯片内部本身已经集成了各种功能设计，在外部只需为其构建工作环境即可，例如晶振电路，3.3V稳压电路，JTAG下载连接等。
底层电路则主要为多种传感器的信息探测，包括安防、娱乐等方面的需求。对于家居系统主要包括厨房的火焰探测、温度检测、一氧化碳气体检测等；楼道的热释电探测、震动探测、声音探测等；室内的电源检测、光照检测等。通过传感探测器以及节点控制器的配合工作，实现底层信息探测及实时信息传输。
4 实用性分析
综合来讲，本设计具体工作流程如下：
（1）规定通信协议，确定一一对应的关系，规定相关短信代号与具体事件的映射。
（2）远端编辑需求短信，客户根据需求，编辑相关短信发送到装有SIM卡的GSM模块
（3）近端GSM模块接收短信，并将接收的信息发送给ARM控制器，GSM模块接收到远方的信息以后，将数据通过串口传送给ARM主控台
（4）ARM控制器经过数据判断及分析，确定是哪个部件该起作用，将控制信息发送给主协调器，由主协调器通过ZIGBEE协议的方式将信息发送给相应控制节点。ARM主控台接收到串口传来的数据，经过功能匹配，对应出关联的节点功能信息，将信息传递给ZIGBEE主协调器，主协调器将信息无线发送给节点控制器，协调器与节点控制器可以采用TI公司的ZIGBEE模块CC2530实现。
（5）节点接收到信息以后，进行相应的控制，节点控制器接收到无线数据以后，发挥其具体控制作用，对电路进行相应控制，以实现所需效果。
5 结论
本设计通过搭建以ARM处理器为核心，以无线局域网为基础，以外围传感器检测技术为根本，以GSM移动通信为传输模式，实现对家居系统的智能一体化系统。ARM处理器核心板作为家庭服务器实现数据的综合处理，使用ZIGBEE模块作为室内环境检测的节点实现对多路数据的采集并交由服务器处理。最主要的是所有信息可以通过GSM模块TC35i实现近端实物与远端主人的实时通信，具有非常好的应用价值。所有设计描述均已通过实验证明出其可实现性。在实际操作制作过程中，当然也可以从更多的方面进行扩展，充分发挥创新性思维，以实现家居系统的更高级智能化。
参考文献
[1] 康厚强.用于短信息收发的TC35i终端的硬件设计与实现.国防科技大学
[2] 韩斌杰.GSM原理及其网络优化.机械工业出版社
[3] 董裕艺，黎福海，何凯青.基于GPRS网络的智能家居控制系统.电子器件2012年第2期
关键词：ZIGBEE GSM TC35i 智能化
中图分类号：TP212.6
1 引言
手机已经成为了人们手中的必需品，随着科技的发展，电话本身的基本功能已经不再被重视，反而是它的这种便捷通信模式在实际生活中被越来越广泛的使用。物联网嵌入式系统的发展是当下的热门话题，无线通信，远端控制，实现对室内家居情况的监视及发送指示命令。GSM模块被研究人员更广泛应用，短信开门，短信解锁，电话开闸等在多个场合的应用已经被人们实现。而近端无线网络系统基本已由ZIGBEE网络作为其代名词，应用于家庭、厂房等多种场所，实现室内各位置的网络无线连接，达到相应的无线控制及信息传输的目的。
2 GSM模块应用构成
本设计中用到的是SIEMENS公司的GSM模块TC35i，它是一个支持中文短信息编写的工业级GSM模块，工作在EGSM900和GSM1800双频段，电源范围为3.3V～5.5V，可传输语音和数据信号，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡和天线。TC35i的数据端口通过AT命令实现双向传输指令和数据。可选波特率为300bit/s～115Kbit/s，自动波特率为1.2k～115kbit/s。支持文本和PDU格式的短消息，2.4k、4.8k、9.6k的非透明数据和第三组的一类、二类传真。可通过AT命令或中断信号实现重启和故障恢复。
TC35工作过程模板即为简单的串口通信。一般普通的调试即为通过PC机的超级终端或者串口调试助手，通过输入相关AT指令，实现发送短信，拨打电话等功能，从而实现对其应用。本设计主要是利用在Linux系统下通过AT命令，结合ARM控制器，同样通过串口向GSM模块发送指令实现信息传送及相应控制。
GSM模块TC35i主要功能部件包括TC35i控制芯片，射频电路，外围稳压电路，电平转换电路等。因为本身购买时，很多部分均已被设计成了一些模块，因而实际应用时仅需设计外围的一些电源辅助电路或者232电平转换电路即可。
3 ARM控制平臺及ZIGBEE模块
ARM平台采用SAMSUNG公司的S3C2440主控芯片，系统环境为Ubuntu-Linux操作系统。ARM9因其强大的功能，如今被广泛的应用于很多场所的控制。ARM处理器本身具有低功耗、低成本等优点，可实现对数据信息的迅速处理，通过程序上的不同编辑，可实现多方面的判断，实现不同的处理方式，不同信息的发送等。
ZIGBEE模块采用TI公司生产的低功耗无线通信芯片CC2530。这款芯片虽然通信数据量并不大，但实际上完全足够本设计中的应用。它是一款低成本，低功耗并且具有安全可靠性的无线通信模块，集成了单片机、ADC、无线通信模块于一体，既提高了单片机与无线通信模块组合时的可靠性，同时也减小了节点的体积与质量。它支持最新的Zigbee协议--Zigbee 2007/PRO。本协议栈具有非常好的互操作性，节点密度管理、数据负荷管理、频率捷变等，支持网状网络和低功耗的特点，使得运用CC2530设计出来的节点通信距离更远，组网性能更稳定可靠。
至于CC2530应用的电路部分则并不复杂，因为芯片内部本身已经集成了各种功能设计，在外部只需为其构建工作环境即可，例如晶振电路，3.3V稳压电路，JTAG下载连接等。
底层电路则主要为多种传感器的信息探测，包括安防、娱乐等方面的需求。对于家居系统主要包括厨房的火焰探测、温度检测、一氧化碳气体检测等；楼道的热释电探测、震动探测、声音探测等；室内的电源检测、光照检测等。通过传感探测器以及节点控制器的配合工作，实现底层信息探测及实时信息传输。
4 实用性分析
综合来讲，本设计具体工作流程如下：
（1）规定通信协议，确定一一对应的关系，规定相关短信代号与具体事件的映射。
（2）远端编辑需求短信，客户根据需求，编辑相关短信发送到装有SIM卡的GSM模块
（3）近端GSM模块接收短信，并将接收的信息发送给ARM控制器，GSM模块接收到远方的信息以后，将数据通过串口传送给ARM主控台
（4）ARM控制器经过数据判断及分析，确定是哪个部件该起作用，将控制信息发送给主协调器，由主协调器通过ZIGBEE协议的方式将信息发送给相应控制节点。ARM主控台接收到串口传来的数据，经过功能匹配，对应出关联的节点功能信息，将信息传递给ZIGBEE主协调器，主协调器将信息无线发送给节点控制器，协调器与节点控制器可以采用TI公司的ZIGBEE模块CC2530实现。
（5）节点接收到信息以后，进行相应的控制，节点控制器接收到无线数据以后，发挥其具体控制作用，对电路进行相应控制，以实现所需效果。
5 结论
本设计通过搭建以ARM处理器为核心，以无线局域网为基础，以外围传感器检测技术为根本，以GSM移动通信为传输模式，实现对家居系统的智能一体化系统。ARM处理器核心板作为家庭服务器实现数据的综合处理，使用ZIGBEE模块作为室内环境检测的节点实现对多路数据的采集并交由服务器处理。最主要的是所有信息可以通过GSM模块TC35i实现近端实物与远端主人的实时通信，具有非常好的应用价值。所有设计描述均已通过实验证明出其可实现性。在实际操作制作过程中，当然也可以从更多的方面进行扩展，充分发挥创新性思维，以实现家居系统的更高级智能化。
参考文献
[1] 康厚强.用于短信息收发的TC35i终端的硬件设计与实现.国防科技大学
[2] 韩斌杰.GSM原理及其网络优化.机械工业出版社
[3] 董裕艺，黎福海，何凯青.基于GPRS网络的智能家居控制系统.电子器件2012年第2期