XPort與ZigBee模塊的Internet接入技術(shù)

2 系統結構
遠程訪(fǎng)問(wèn)和控制家電需要處理的關(guān)鍵問(wèn)題是不同數據類(lèi)型的轉換，即TCP／IP數據如何被轉化為家電可以接收識別的數據，使用戶(hù)通過(guò)局域網(wǎng)或。Internet終端就能訪(fǎng)問(wèn)家電。該系統主要由3層組成：用戶(hù)層、控制中心層和終端設備層，其結構如圖3所示。

其中，用戶(hù)層負責收集、顯示整個(gè)系統家電狀態(tài)數據和發(fā)送控制命令，這些功能由用戶(hù)層中的Web頁(yè)面來(lái)實(shí)現，也可以使用上位機軟件；控制中心層實(shí)際上成為用戶(hù)層與終端設備層之間的一個(gè)連接，由TCP／IP到串口轉換設備XPort和ZigBee模塊LM2455-EM組成，相當于一個(gè)ZigBee網(wǎng)關(guān)，其主要作用是協(xié)議轉換和數據傳遞；終端設備層是由傳感器、無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊和微控制器(MCU)等組成的智能家電產(chǎn)品。用戶(hù)層通過(guò)用戶(hù)程序發(fā)出的控制命令經(jīng) Socket連接傳給XPort，設備MCU接到數據后控制執行器產(chǎn)生相應的動(dòng)作，讓家電進(jìn)入相應的工作狀態(tài)。家電作為該系統中的嵌入式終端設備，成為 ZigBee網(wǎng)絡(luò )中的一個(gè)ZigBee節點(diǎn)。
圖3中，虛線(xiàn)表示ZigBee無(wú)線(xiàn)通信，可分為單向和雙向。單向通信時(shí)，家電設備控制中心只需對其發(fā)出命令，控制其工作狀態(tài)；雙向通信時(shí)，家電設備控制中心還需要從該設備獲得相關(guān)的信息，并將該信息返回給用戶(hù)。系統的關(guān)鍵部分是控制中心層，其中XPort負責與局域網(wǎng)或Internet連接，LM2455 -EM無(wú)線(xiàn)模塊負責組建ZigBee網(wǎng)絡(luò )并與家電通信。圖4給出了XPort與LM2455-EM的連接方式。XPort的數據接收口連接LM2455- EM的數據發(fā)送口P1_1，XPort的數據發(fā)送口接LM2455-EM的數據接收口P1_0。

當用戶(hù)通過(guò)Internet發(fā)送控制家電的信息或者想要獲得家電狀態(tài)時(shí)，XPort就將收到的網(wǎng)絡(luò )數據轉換為串口數據，通過(guò)其引腳4發(fā)送給LM2455- EM的串口(P1．0)；LM2455-EM做出相應的響應，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)器向終端設備發(fā)送相關(guān)命令。同樣，終端設備對收到的命令做出響應，如果用戶(hù)端需要讀取家電狀態(tài)，則發(fā)送狀態(tài)信息給控制中心。當LM2455-EM收到ZigBee無(wú)線(xiàn)數據時(shí)，將其發(fā)送到XPort的引腳5，XPort就將原始數據打包成TCP／IP數據包，發(fā)送給用戶(hù)。

3 ZigBee模塊
ZigBee模塊LM2455-EM的核心是韓國RadioPulse公司推出的一款片上系統芯片MG2455-F48。它完全兼容IEEE 802．15．4標準和ZigBee標準，為家電控制、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )等ZigBee應用提供一種無(wú)線(xiàn)解決方案。由RF收發(fā)器、嵌入式8051核微控制器、內部Flash存儲器一般I／O口和定時(shí)器、UART等外圍設備組成；通信速率有250 kbps、500 kbps、1 Mbps，提供μ-law／a-law／ADPCM語(yǔ)音編碼支持，具有96 KB的Flash程序存儲空間和8 KB數據內存。
在空曠場(chǎng)合，通信距離可以達到200 m。其功耗很低，在睡眠模式下，電流消耗低于1μA；在接收狀態(tài)下，電流消耗為33．2 mA；在發(fā)送狀態(tài)下，0 dBm時(shí)電流消耗為30．6 mA，8 dBm時(shí)電流消耗為43 mA。MG2455-F48采用四側無(wú)引腳扁平48引腳封裝方式。