基于ZigBee的無(wú)線(xiàn)遙控系統的設計

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(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的首選技術(shù)標準。

　　目前通用的家電遙控系統常用的無(wú)線(xiàn)控制手段有藍牙、紅外等。藍牙技術(shù) 復雜度高，加上成本過(guò)高且不能滿(mǎn)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)只能在可視范圍內實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)的通信，對方向性要求較高，無(wú)法靈活的構成網(wǎng)絡(luò )同時(shí)控制多個(gè)終端設備。本文應用ZigBee無(wú)線(xiàn)技術(shù)與嵌入式系統結合設計的家電無(wú)線(xiàn)遙控系統，可以實(shí)時(shí)的獲取各個(gè)終端設備的狀態(tài)信息，靈活控制ZigBee網(wǎng)絡(luò )中的各個(gè)終端節點(diǎn)。

　　1 ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介

　　ZigBee是一組基于IEEE802.15.4無(wú)線(xiàn)標準研制開(kāi)發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應用軟件方面的技術(shù)標準 。ZigBee協(xié)議棧由高層應用規范、應用匯聚層、網(wǎng)絡(luò )層、媒體訪(fǎng)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(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )設備，一種是具有完整功能的設備，即全功能設備（FFD），另一種是簡(jiǎn)化功能的設備，即精簡(jiǎn)功能設備（RFD）。在網(wǎng)絡(luò )中，FFD通?？梢猿蔀榫W(wǎng)絡(luò )協(xié)調器或者網(wǎng)絡(luò )路由，也可以作為終端設備存在于網(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。

　　ZigBee技術(shù)網(wǎng)絡(luò )支持兩種拓撲結構：星型網(wǎng)絡(luò )拓撲、樹(shù)型網(wǎng)絡(luò )拓撲和點(diǎn)對點(diǎn)的對等網(wǎng)絡(luò )拓撲，每一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )都需要一個(gè)FFD協(xié)調器實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的協(xié)調功能。本文采用的是星型網(wǎng)絡(luò )拓撲。

　　2 系統的總體架構

　　ZigBee家電無(wú)線(xiàn)遙控系統的總體框圖如圖1所示。

　　2.1 ZigBee遙控系統的硬件平臺

　　ZigBee遙控器的硬件構建如圖2所示。

　　ZigBee無(wú)線(xiàn)遙控器作為網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器，既要接收和處理來(lái)自ZigBee網(wǎng)絡(luò )的數據，又要根據用戶(hù)要求控制網(wǎng)絡(luò )中各個(gè)節點(diǎn)的工作，所需要處理的數據量較大，因而本文采用ARM920T內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?xún)r(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。存儲器使用64M的NAND nash和64M的sDRAM。

　　ZigBee無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片采用飛思卡爾公司開(kāi)發(fā)的符合IEEE8O2.15.4標準的Mcl3192射頻收發(fā)芯片 。它工作在2.4GHz頻段，支持對等、星型和樹(shù)型網(wǎng)絡(luò )結構，與Mcu通過(guò)四線(xiàn)sPI接口連接。

　　2.2 終端節點(diǎn)的硬件實(shí)現

　　遙控系統終端節點(diǎn)是嵌入到家電系統里面的一個(gè)模塊。

　　ZigBee網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)成功后，該模塊負責和嵌入式ZigBee遙控器通信，把家電的運行狀態(tài)參數通過(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)而控制家電調整參數，以達到用戶(hù)的要求。終端節點(diǎn)的硬件框架如圖3所示。

　　設備終端節點(diǎn)的功能是收發(fā)數據并執行控制命令，因此，設備節點(diǎn)對硬件平臺的要求較低，本文采用的終端節點(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，工作在40MHz主頻上，通過(guò)sPI總線(xiàn)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空間。