基于PIC32上實(shí)現TCP/IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議和zigbee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的智能家居系統

　　四、硬件設計

　　(1)家庭內部信息的采集擬采用Zigbee節點(diǎn)組成傳感器網(wǎng)絡(luò )，其中一個(gè)Zigbee節點(diǎn)作為總的傳感器采集點(diǎn)，與PIC32有線(xiàn)連接，其余Zigbee節點(diǎn)采用無(wú)線(xiàn)通信方式與總節點(diǎn)進(jìn)行傳感器信息的傳遞。

　　ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，其特點(diǎn)是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設備。

　　本項目中，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的應用將很好的解決數據采集點(diǎn)分散、設備不集中的問(wèn)題。

　　ZigBee在低耗能方面表現突出，明顯由于藍牙跟WIFI。有關(guān)材料表明，2節5號干電池可支持1個(gè)節點(diǎn)工作6～24個(gè)月,甚至更長(cháng)。因此，通過(guò)配置小型太陽(yáng)能電池板的方式即可對ZigBee節點(diǎn)進(jìn)行充電，保證其正常的運行。

　　ZigBee具有大規模的組網(wǎng)能力，非常適合于大規模的數據采集，解決了智能家居系統中數據采集點(diǎn)多的問(wèn)題。

　　(2)傳感器網(wǎng)絡(luò )連接至PIC32控制板，PIC32通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò )模塊，按照TCP/IP協(xié)議來(lái)實(shí)現PIC32的Web服務(wù)器功能。

　　TCP/IP通信協(xié)議以其高效、可靠、通用性獲得了世界范圍的廣泛使用。

　　本項目采用Cerebot 32M×4為控制核心，在其中通過(guò)軟件方法實(shí)現TCP/IP協(xié)議的通信功能，通過(guò)進(jìn)一步的擴展，在其上搭建起HTTP，FTP，TELNET等高級網(wǎng)絡(luò )功能。

　　利用TCP/IP協(xié)議中的UDP、IP、ARP及簡(jiǎn)單的應用層協(xié)議實(shí)現單片機的網(wǎng)絡(luò )互連，提高數據傳輸的速度，保證數據傳輸的正確性，同時(shí)擴展數據傳輸的有效半徑。

　　TCP/IP協(xié)議是一套把因特網(wǎng)上的各種系統互連起來(lái)的協(xié)議組，保證因特網(wǎng)上數據的準確快速傳輸。參考開(kāi)放系統互連(OSI)模型，TCP/IP通常采用一種簡(jiǎn)化的四層模型，分別為：應用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層、鏈路層。

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　　網(wǎng)絡(luò )應用層要有一個(gè)定義清晰的會(huì )話(huà)過(guò)程，如通常所說(shuō)的Http、Ftp、Telnet等。我們用單片機系統傳遞來(lái)自Ethernet和數據終端的數據，應用層只對大的數據報作打包拆報處理。

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　　傳輸層讓網(wǎng)絡(luò )程序通過(guò)明確定義的通道及某些特性獲取數據，如定義網(wǎng)絡(luò )連接的端口號等，實(shí)現該層協(xié)議的傳輸控制協(xié)議TCP和用戶(hù)數據協(xié)議UDP。

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　　網(wǎng)絡(luò )層讓信息可以發(fā)送到相鄰的TCP/IP網(wǎng)絡(luò )上的任一主機上，IP協(xié)議就是該層中傳送數據的機制。同時(shí)建立網(wǎng)絡(luò )間的互連，應提供ARP地址解析協(xié)議，實(shí)現從IP地址到數據鏈路物理地址的映像。

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　　由控制同一物理網(wǎng)絡(luò )上的不同機器間數據傳送的底層協(xié)議組成，實(shí)現這一層協(xié)議的協(xié)議并屬于TCP/IP協(xié)議組。這部分功能由單片機控制網(wǎng)卡芯片實(shí)現。

　　控制核心PIC32根據web默認配置將采集的傳感器信息分析并進(jìn)行自動(dòng)控制，用戶(hù)又可通過(guò)手機、電腦的瀏覽器來(lái)遠程訪(fǎng)問(wèn)該web服務(wù)器，并以點(diǎn)擊鏈接的形式，控制用電器。