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基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計分析

2014-08-08 08:16許婷
無線互聯(lián)科技 2014年6期
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)層物理層終端設(shè)備

許婷

摘要:隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,Zigbee受到越來越多用戶的關(guān)注,Zigbee技術(shù)也已在許多智能傳感器場景中應(yīng)用。本文首先簡介Zigbee技術(shù),并基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計方案進行系統(tǒng)分析,以便使讀者更好地理解ZigBee技術(shù)。

關(guān)鍵詞:Zigbee;Zigbee的標準化組織;ZigBee的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)1簡介Zigbee技術(shù)

Zigbee技術(shù)是一種近距離、低功耗、低成本、低速率、近距離的雙向通訊技術(shù)。如同CDMA和GSM,也是一種極為可靠的無線傳感網(wǎng)絡(luò),與它們不同的是,它為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制通信而建,具有工作可靠、價格低的特點。

Zigbee的標準化組織包括IEEE802.15.4(TG4)工作組織和Zigbee聯(lián)盟,IEEE802.15.4(TG4)制定的標準僅處理MAC層和物理層協(xié)議,而Zigbee聯(lián)盟提出的標準,定義了網(wǎng)絡(luò)層、安全層、應(yīng)用層和各種應(yīng)用產(chǎn)品的資料或行規(guī),并對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和應(yīng)用編程接口(API,Application Programming Interface)進行了標準化。

ZigBee的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。ZigBee協(xié)議由物理層、媒體接入控制層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成。網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議由Zigbee聯(lián)盟制定,IEEE802.15.4負責物理層和媒體接入控制層。

一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)由一個協(xié)調(diào)器、多個路由器和多個終端設(shè)備組成。協(xié)調(diào)器負責整個網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng),同時它也可作為與其他類型網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(網(wǎng)關(guān))。構(gòu)成協(xié)調(diào)器和路由器的器件必須是全功能設(shè)備,而構(gòu)成終端設(shè)備的器件可以是全功能設(shè)備,也可以是精簡功能設(shè)備。

ZigBee支持三種自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型,即星形網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和樹狀網(wǎng)絡(luò),特別是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),具有很強的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。

2基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計分析

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

硬件以S3C2244OA作為控制核心,采用CC2430組建家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)來采集各種家用電器的數(shù)字信號,USB camera采集視頻信號。軟件上為了達到遠程監(jiān)控的目的,利用嵌入式Web服務(wù)器和CGI技術(shù)實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)相連。經(jīng)過實際測試,該系統(tǒng)不僅滿足了家庭網(wǎng)絡(luò)化的需求,而且運行穩(wěn)定,功能強大。

控制核心S3C2244OA,是一款基于ARM920T核的16/32位RISC處理器,由Samsung公司推出,包括外存儲控制器,LCD控制器,兩通道SPI,兩部全速USB主設(shè)備芯片,三通道UART,四通道DMA,帶有MMU虛擬存儲單元,可以移植linux系統(tǒng)和建立Web服務(wù)器,主頻400MHz,130個I/O端口和24陸外部中斷源,多種通信接口,體積小,功耗低,成本低,可靠性高,非常適合作為嵌入式微處理器來使用。

2.2 ZigBee協(xié)調(diào)器與設(shè)備節(jié)點程序流程

ZigBee家庭無線網(wǎng)絡(luò),主要負責采集各種信息數(shù)據(jù)及對現(xiàn)場進行監(jiān)控,將數(shù)據(jù)內(nèi)部處理后由家用網(wǎng)關(guān)傳到外網(wǎng)。在此系統(tǒng)中,ZigBee協(xié)調(diào)器的職責是建立無線網(wǎng)絡(luò),分配地址,給終端節(jié)點發(fā)送控制命令,接收其節(jié)點的工作狀態(tài)并全部上傳給Web服務(wù)器,最后通過Internet傳給遠程的用戶端。終端設(shè)備節(jié)點負責加入網(wǎng)絡(luò),接收控制命令,還要發(fā)送狀態(tài)信息到協(xié)調(diào)器。圖2闡述了ZigBee協(xié)調(diào)器與設(shè)備節(jié)點程序流程。

ZigBee技術(shù)應(yīng)用廣泛,而且較傳統(tǒng)的技術(shù)使用簡單方便,預(yù)計未來十年內(nèi)隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及,其產(chǎn)業(yè)規(guī)模將取得更大的突破。

[參考文獻]

[1]王玉.ZigBee遠程遙控你的家.數(shù)字家庭,2006.

[2]ZigBee技術(shù)詳細解析.物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)論壇,2012.

endprint

摘要:隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,Zigbee受到越來越多用戶的關(guān)注,Zigbee技術(shù)也已在許多智能傳感器場景中應(yīng)用。本文首先簡介Zigbee技術(shù),并基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計方案進行系統(tǒng)分析,以便使讀者更好地理解ZigBee技術(shù)。

關(guān)鍵詞:Zigbee;Zigbee的標準化組織;ZigBee的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)1簡介Zigbee技術(shù)

Zigbee技術(shù)是一種近距離、低功耗、低成本、低速率、近距離的雙向通訊技術(shù)。如同CDMA和GSM,也是一種極為可靠的無線傳感網(wǎng)絡(luò),與它們不同的是,它為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制通信而建,具有工作可靠、價格低的特點。

Zigbee的標準化組織包括IEEE802.15.4(TG4)工作組織和Zigbee聯(lián)盟,IEEE802.15.4(TG4)制定的標準僅處理MAC層和物理層協(xié)議,而Zigbee聯(lián)盟提出的標準,定義了網(wǎng)絡(luò)層、安全層、應(yīng)用層和各種應(yīng)用產(chǎn)品的資料或行規(guī),并對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和應(yīng)用編程接口(API,Application Programming Interface)進行了標準化。

ZigBee的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。ZigBee協(xié)議由物理層、媒體接入控制層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成。網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議由Zigbee聯(lián)盟制定,IEEE802.15.4負責物理層和媒體接入控制層。

一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)由一個協(xié)調(diào)器、多個路由器和多個終端設(shè)備組成。協(xié)調(diào)器負責整個網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng),同時它也可作為與其他類型網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(網(wǎng)關(guān))。構(gòu)成協(xié)調(diào)器和路由器的器件必須是全功能設(shè)備,而構(gòu)成終端設(shè)備的器件可以是全功能設(shè)備,也可以是精簡功能設(shè)備。

ZigBee支持三種自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型,即星形網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和樹狀網(wǎng)絡(luò),特別是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),具有很強的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。

2基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計分析

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

硬件以S3C2244OA作為控制核心,采用CC2430組建家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)來采集各種家用電器的數(shù)字信號,USB camera采集視頻信號。軟件上為了達到遠程監(jiān)控的目的,利用嵌入式Web服務(wù)器和CGI技術(shù)實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)相連。經(jīng)過實際測試,該系統(tǒng)不僅滿足了家庭網(wǎng)絡(luò)化的需求,而且運行穩(wěn)定,功能強大。

控制核心S3C2244OA,是一款基于ARM920T核的16/32位RISC處理器,由Samsung公司推出,包括外存儲控制器,LCD控制器,兩通道SPI,兩部全速USB主設(shè)備芯片,三通道UART,四通道DMA,帶有MMU虛擬存儲單元,可以移植linux系統(tǒng)和建立Web服務(wù)器,主頻400MHz,130個I/O端口和24陸外部中斷源,多種通信接口,體積小,功耗低,成本低,可靠性高,非常適合作為嵌入式微處理器來使用。

2.2 ZigBee協(xié)調(diào)器與設(shè)備節(jié)點程序流程

ZigBee家庭無線網(wǎng)絡(luò),主要負責采集各種信息數(shù)據(jù)及對現(xiàn)場進行監(jiān)控,將數(shù)據(jù)內(nèi)部處理后由家用網(wǎng)關(guān)傳到外網(wǎng)。在此系統(tǒng)中,ZigBee協(xié)調(diào)器的職責是建立無線網(wǎng)絡(luò),分配地址,給終端節(jié)點發(fā)送控制命令,接收其節(jié)點的工作狀態(tài)并全部上傳給Web服務(wù)器,最后通過Internet傳給遠程的用戶端。終端設(shè)備節(jié)點負責加入網(wǎng)絡(luò),接收控制命令,還要發(fā)送狀態(tài)信息到協(xié)調(diào)器。圖2闡述了ZigBee協(xié)調(diào)器與設(shè)備節(jié)點程序流程。

ZigBee技術(shù)應(yīng)用廣泛,而且較傳統(tǒng)的技術(shù)使用簡單方便,預(yù)計未來十年內(nèi)隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及,其產(chǎn)業(yè)規(guī)模將取得更大的突破。

[參考文獻]

[1]王玉.ZigBee遠程遙控你的家.數(shù)字家庭,2006.

[2]ZigBee技術(shù)詳細解析.物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)論壇,2012.

endprint

摘要:隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,Zigbee受到越來越多用戶的關(guān)注,Zigbee技術(shù)也已在許多智能傳感器場景中應(yīng)用。本文首先簡介Zigbee技術(shù),并基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計方案進行系統(tǒng)分析,以便使讀者更好地理解ZigBee技術(shù)。

關(guān)鍵詞:Zigbee;Zigbee的標準化組織;ZigBee的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)1簡介Zigbee技術(shù)

Zigbee技術(shù)是一種近距離、低功耗、低成本、低速率、近距離的雙向通訊技術(shù)。如同CDMA和GSM,也是一種極為可靠的無線傳感網(wǎng)絡(luò),與它們不同的是,它為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制通信而建,具有工作可靠、價格低的特點。

Zigbee的標準化組織包括IEEE802.15.4(TG4)工作組織和Zigbee聯(lián)盟,IEEE802.15.4(TG4)制定的標準僅處理MAC層和物理層協(xié)議,而Zigbee聯(lián)盟提出的標準,定義了網(wǎng)絡(luò)層、安全層、應(yīng)用層和各種應(yīng)用產(chǎn)品的資料或行規(guī),并對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和應(yīng)用編程接口(API,Application Programming Interface)進行了標準化。

ZigBee的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。ZigBee協(xié)議由物理層、媒體接入控制層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成。網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議由Zigbee聯(lián)盟制定,IEEE802.15.4負責物理層和媒體接入控制層。

一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)由一個協(xié)調(diào)器、多個路由器和多個終端設(shè)備組成。協(xié)調(diào)器負責整個網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng),同時它也可作為與其他類型網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(網(wǎng)關(guān))。構(gòu)成協(xié)調(diào)器和路由器的器件必須是全功能設(shè)備,而構(gòu)成終端設(shè)備的器件可以是全功能設(shè)備,也可以是精簡功能設(shè)備。

ZigBee支持三種自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型,即星形網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和樹狀網(wǎng)絡(luò),特別是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),具有很強的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。

2基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計分析

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

硬件以S3C2244OA作為控制核心,采用CC2430組建家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)來采集各種家用電器的數(shù)字信號,USB camera采集視頻信號。軟件上為了達到遠程監(jiān)控的目的,利用嵌入式Web服務(wù)器和CGI技術(shù)實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)相連。經(jīng)過實際測試,該系統(tǒng)不僅滿足了家庭網(wǎng)絡(luò)化的需求,而且運行穩(wěn)定,功能強大。

控制核心S3C2244OA,是一款基于ARM920T核的16/32位RISC處理器,由Samsung公司推出,包括外存儲控制器,LCD控制器,兩通道SPI,兩部全速USB主設(shè)備芯片,三通道UART,四通道DMA,帶有MMU虛擬存儲單元,可以移植linux系統(tǒng)和建立Web服務(wù)器,主頻400MHz,130個I/O端口和24陸外部中斷源,多種通信接口,體積小,功耗低,成本低,可靠性高,非常適合作為嵌入式微處理器來使用。

2.2 ZigBee協(xié)調(diào)器與設(shè)備節(jié)點程序流程

ZigBee家庭無線網(wǎng)絡(luò),主要負責采集各種信息數(shù)據(jù)及對現(xiàn)場進行監(jiān)控,將數(shù)據(jù)內(nèi)部處理后由家用網(wǎng)關(guān)傳到外網(wǎng)。在此系統(tǒng)中,ZigBee協(xié)調(diào)器的職責是建立無線網(wǎng)絡(luò),分配地址,給終端節(jié)點發(fā)送控制命令,接收其節(jié)點的工作狀態(tài)并全部上傳給Web服務(wù)器,最后通過Internet傳給遠程的用戶端。終端設(shè)備節(jié)點負責加入網(wǎng)絡(luò),接收控制命令,還要發(fā)送狀態(tài)信息到協(xié)調(diào)器。圖2闡述了ZigBee協(xié)調(diào)器與設(shè)備節(jié)點程序流程。

ZigBee技術(shù)應(yīng)用廣泛,而且較傳統(tǒng)的技術(shù)使用簡單方便,預(yù)計未來十年內(nèi)隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及,其產(chǎn)業(yè)規(guī)模將取得更大的突破。

[參考文獻]

[1]王玉.ZigBee遠程遙控你的家.數(shù)字家庭,2006.

[2]ZigBee技術(shù)詳細解析.物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)論壇,2012.

endprint

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