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

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(chǎng)景中應(yīng)用。本文首先簡(jiǎn)介Zigbee技術(shù)，并基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化組織；ZigBee的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)1簡(jiǎn)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(chǎng)自動(dòng)化控制通信而建，具有工作可靠、價(jià)格低的特點(diǎn)。

Zigbee的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)僅處理MAC層和物理層協(xié)議，而Zigbee聯(lián)盟提出的標(biāo)準(zhǔn)，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(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和應(yīng)用編程接口（API，Application Programming Interface）進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)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(fù)責(zé)物理層和媒體接入控制層。

一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)協(xié)調(diào)器、多個(gè)路由器和多個(gè)終端設(shè)備組成。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)，同時(shí)它也可作為與其他類型網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(diǎn)（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(jiǎn)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(qiáng)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(jì)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(hào)，USB camera采集視頻信號(hào)。軟件上為了達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的，利用嵌入式Web服務(wù)器和CGI技術(shù)實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)相連。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)不僅滿足了家庭網(wǎng)絡(luò)化的需求，而且運(yùn)行穩(wěn)定，功能強(qiáng)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(chǔ)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(chǔ)單元，可以移植linux系統(tǒng)和建立Web服務(wù)器，主頻400MHz，130個(gè)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(diǎn)程序流程

ZigBee家庭無線網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)采集各種信息數(shù)據(jù)及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)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(zé)是建立無線網(wǎng)絡(luò)，分配地址，給終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令，接收其節(jié)點(diǎn)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(yuǎn)程的用戶端。終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)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(diǎn)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(jiǎn)單方便，預(yù)計(jì)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(xiàn)]

[1]王玉.ZigBee遠(yuǎn)程遙控你的家.數(shù)字家庭,2006.

[2]ZigBee技術(shù)詳細(xì)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(chǎng)景中應(yīng)用。本文首先簡(jiǎn)介Zigbee技術(shù)，并基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化組織；ZigBee的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)1簡(jiǎn)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(chǎng)自動(dòng)化控制通信而建，具有工作可靠、價(jià)格低的特點(diǎn)。

Zigbee的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)僅處理MAC層和物理層協(xié)議，而Zigbee聯(lián)盟提出的標(biāo)準(zhǔn)，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(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和應(yīng)用編程接口（API，Application Programming Interface）進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)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(fù)責(zé)物理層和媒體接入控制層。

一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)協(xié)調(diào)器、多個(gè)路由器和多個(gè)終端設(shè)備組成。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)，同時(shí)它也可作為與其他類型網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(diǎn)（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(jiǎn)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(qiáng)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(jì)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(hào)，USB camera采集視頻信號(hào)。軟件上為了達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的，利用嵌入式Web服務(wù)器和CGI技術(shù)實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)相連。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)不僅滿足了家庭網(wǎng)絡(luò)化的需求，而且運(yùn)行穩(wěn)定，功能強(qiáng)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(chǔ)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(chǔ)單元，可以移植linux系統(tǒng)和建立Web服務(wù)器，主頻400MHz，130個(gè)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(diǎn)程序流程

ZigBee家庭無線網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)采集各種信息數(shù)據(jù)及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)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(zé)是建立無線網(wǎng)絡(luò)，分配地址，給終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令，接收其節(jié)點(diǎn)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(yuǎn)程的用戶端。終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)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(diǎn)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(jiǎn)單方便，預(yù)計(jì)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(xiàn)]

[1]王玉.ZigBee遠(yuǎn)程遙控你的家.數(shù)字家庭,2006.

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

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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(chǎng)景中應(yīng)用。本文首先簡(jiǎn)介Zigbee技術(shù)，并基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化組織；ZigBee的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)1簡(jiǎn)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(chǎng)自動(dòng)化控制通信而建，具有工作可靠、價(jià)格低的特點(diǎn)。

Zigbee的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)僅處理MAC層和物理層協(xié)議，而Zigbee聯(lián)盟提出的標(biāo)準(zhǔn)，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(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和應(yīng)用編程接口（API，Application Programming Interface）進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)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(fù)責(zé)物理層和媒體接入控制層。

一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)協(xié)調(diào)器、多個(gè)路由器和多個(gè)終端設(shè)備組成。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)，同時(shí)它也可作為與其他類型網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(diǎn)（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(jiǎn)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(qiáng)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(jì)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(hào)，USB camera采集視頻信號(hào)。軟件上為了達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的，利用嵌入式Web服務(wù)器和CGI技術(shù)實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)相連。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)不僅滿足了家庭網(wǎng)絡(luò)化的需求，而且運(yùn)行穩(wěn)定，功能強(qiáng)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(chǔ)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(chǔ)單元，可以移植linux系統(tǒng)和建立Web服務(wù)器，主頻400MHz，130個(gè)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(diǎn)程序流程

ZigBee家庭無線網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)采集各種信息數(shù)據(jù)及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)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(zé)是建立無線網(wǎng)絡(luò)，分配地址，給終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令，接收其節(jié)點(diǎn)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(yuǎn)程的用戶端。終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)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(diǎn)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(jiǎn)單方便，預(yù)計(jì)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(xiàn)]

[1]王玉.ZigBee遠(yuǎn)程遙控你的家.數(shù)字家庭,2006.

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

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