智能家居無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通訊協(xié)議設計方案

無(wú)線(xiàn)通訊協(xié)議

　　智能家終端設備品種繁多，且功能不一，不同設備要進(jìn)行統一控制，必須對各種設備進(jìn)行抽象處理，提取它們的共同特征?？梢园呀K端設備抽象成文件，在控制端分配一塊內存描述該設備當前狀態(tài)，利用設備控制方法讀取或修改當前狀態(tài)，控制方法可分為三類(lèi)：文件讀?。≧ead），文件修改（Write），文件控制（Control）。

　　Read:讀設備文件操作，即對節點(diǎn)設備狀態(tài)掃描查詢(xún)，程序設計API 如下：

　　void drv_lit_read（rxp_cmdreq req）以上為讀設備API 入口，參數req 為結構體指針，寫(xiě)、控制設備操作類(lèi)似。

　　Write:寫(xiě)設備文件操作，即對節點(diǎn)設備狀態(tài)修改，程序設計API 如下：

　　void drv_lit_write（rxp_cmdreq req）Control:控制設備文件操作，即對節點(diǎn)設備狀態(tài)的調節。程序設計API 如下：

　　void drv_lit_cnt（rxp_cmdreq req）并不是所有的文件都支持這三種控制方法，多數文件只支持前兩種控制方法，下文以燈控設備為例。

　　3.1 通訊協(xié)議

　　無(wú)線(xiàn)射頻模塊nRF24l01 對應收發(fā)模式的數據有效負載最大為32 個(gè)字節，該數據包作為一幀數據，其中可分成三類(lèi)數據：驅動(dòng)接口數據，記錄控制數據以及記錄數據，輸入幀與輸出幀數據類(lèi)型相同。數據格式如表1.

表1 幀數據格式

　?。?）驅動(dòng)接口數據。

　　Dest:接收端地址，1 字節表示，屬性值從0-255,可以表示256 個(gè)節點(diǎn)地址，滿(mǎn)足多數智能家居的節點(diǎn)資源。

　　Src:發(fā)送端地址，1 字節表示，與Dest 意義相同。

　　Cmdid:節點(diǎn)命令碼，1 字節表示，如上文表示，共有三種類(lèi)型：0x01,表示讀命令（read）；0x02,表示寫(xiě)命令（write）；0x03,表示控制命令（control）。

　　節點(diǎn)即對應從控制器編號。

　　Fileid:文件標志符，1 字節表示，即節點(diǎn)地址上對應的設備號，最大支持0x00-0xFF 256 個(gè)文件。

　?。?）記錄控制數據。

　　Result:操作結果碼，1 字節表示，當有數據返回時(shí)，要求填寫(xiě)該字節。0x00,操作成功；0x10,非法節點(diǎn)；0x11,非法文件標識符；0x12,非法初始記錄值；0x13,非法記錄。0xFF,默認無(wú)效值。

　　Start:記錄開(kāi)始值，1 字節表示，當有多條記錄操作時(shí)，該值即對應的記錄序。

　　Len:記錄長(cháng)度，1 字節表示，當作為輸入數據時(shí)，表示記錄操作的長(cháng)度，如果Len 值大于當前節點(diǎn)的最大記錄長(cháng)度，則取當前節點(diǎn)記錄長(cháng)度最大值；當作為輸出數據時(shí)，表示當前節點(diǎn)操作的記錄長(cháng)度。

　?。?）記錄數據Records:記錄數據緩沖，緩沖區達25 個(gè)字節。

　　該緩沖區可存放多條記錄，記錄格式如表2,每條記錄字節長(cháng)度不一，一般在3-5 個(gè)字節左右，最多能存放8 條記錄。

表2 記錄數據格式

　　該Len 值與記錄控制數據中的Len 值意義不同，表示該條記錄的字節長(cháng)度，其中并不包含本身字節長(cháng)度，1 個(gè)字節長(cháng)度；Opt 值為保留字節，一般無(wú)意義，控制命令與該字節相關(guān)，1 個(gè)字節度；Content 為設備文件的記錄值，記錄字節長(cháng)度不定，一般1-2 字節長(cháng)。

　　3.2 協(xié)議擴展與特點(diǎn)

　　地址資源，單字節的Dest 與Src 地址分配對于普通的智能家居用戶(hù)完全能滿(mǎn)足要求，對于家居環(huán)境復雜，地址分配點(diǎn)較多的用戶(hù)，可能會(huì )出現資源不夠的情況，該情況可將Dest 與Src 地址擴展至16 位，即2字節。滿(mǎn)足65535 個(gè)節點(diǎn)要求。

　　節點(diǎn)命令碼，三種命令類(lèi)型只占用Cmdid 的二位，其余的高六位值保留，以備協(xié)議擴展所需。同理。

　　記錄選項，Opt 為保留字節，默認值為0x00,該字節主要針對控制操作，用于記錄控制操作符，如表2 說(shuō)明，主要針對燈控文件的變亮，變暗操作。

　　該通訊協(xié)議的設計主要有以下特點(diǎn)：

　?。?）統一外設，將外部設備抽象成標準文件，并在控制器內存記錄文件內容，操作指定設備只需訪(fǎng)問(wèn)該設備映射文件所處內存空間數據即可，規范外設標準，提高通訊效率。

　?。?）通訊協(xié)議的制定極大的優(yōu)化了主控制器與射頻模塊之間的數據傳輸性能，主控制器只需根據固定的通訊協(xié)議格式填充即可，簡(jiǎn)化其處理過(guò)程。

　?。?）同樣簡(jiǎn)化了從控制節點(diǎn)的數據處理過(guò)程。