基于ZigBee的無線遙控系統(tǒng)的設計

引言

　　通信技術、嵌入式技術和信息家電的飛速發(fā)展，使智能家居網(wǎng)絡的構建成為可能。ZigBee以其低成本、低功耗的特性成為了智能家居無線網(wǎng)絡的首選技術標準。

　　目前通用的家電遙控系統(tǒng)常用的無線控制手段有藍牙、紅外等。藍牙技術 復雜度高，加上成本過高且不能滿足低功耗的要求，因而在家庭網(wǎng)絡領域沒有得到普及；紅外技術只能在可視范圍內實現(xiàn)點對點的通信，對方向性要求較高，無法靈活的構成網(wǎng)絡同時控制多個終端設備。本文應用ZigBee無線技術與嵌入式系統(tǒng)結合設計的家電無線遙控系統(tǒng)，可以實時的獲取各個終端設備的狀態(tài)信息，靈活控制ZigBee網(wǎng)絡中的各個終端節(jié)點。

　　1 ZigBee技術簡介

　　ZigBee是一組基于IEEE802.15.4無線標準研制開發(fā)的有關組網(wǎng)、安全和應用軟件方面的技術標準 。ZigBee協(xié)議棧由高層應用規(guī)范、應用匯聚層、網(wǎng)絡層、媒體訪問控制層（MAC）和物理層（PHY）組成。

　　在ZigBee網(wǎng)絡中，存在兩種不同類型的網(wǎng)絡設備，一種是具有完整功能的設備，即全功能設備（FFD），另一種是簡化功能的設備，即精簡功能設備（RFD）。在網(wǎng)絡中，F(xiàn)FD通?？梢猿蔀榫W(wǎng)絡協(xié)調器或者網(wǎng)絡路由，也可以作為終端設備存在于網(wǎng)絡中，可以同時和多個RFD或多個其他的FFD通信；RFD則不能作為網(wǎng)絡協(xié)調器，只能和一個FFD進行通信，功能較FFD簡單，容易實現(xiàn)。

　　ZigBee技術網(wǎng)絡支持兩種拓撲結構：星型網(wǎng)絡拓撲、樹型網(wǎng)絡拓撲和點對點的對等網(wǎng)絡拓撲，每一個ZigBee網(wǎng)絡都需要一個FFD協(xié)調器實現(xiàn)網(wǎng)絡的協(xié)調功能。本文采用的是星型網(wǎng)絡拓撲。

　　2 系統(tǒng)的總體架構

　　ZigBee家電無線遙控系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。

　　2.1 ZigBee遙控系統(tǒng)的硬件平臺

　　ZigBee遙控器的硬件構建如圖2所示。

　　ZigBee無線遙控器作為網(wǎng)絡協(xié)調器，既要接收和處理來自ZigBee網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，又要根據(jù)用戶要求控制網(wǎng)絡中各個節(jié)點的工作，所需要處理的數(shù)據(jù)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價比、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無線收發(fā)芯片采用飛思卡爾公司開發(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、星型和樹型網(wǎng)絡結構，與Mcu通過四線sPI接口連接。

　　2.2 終端節(jié)點的硬件實現(xiàn)

　　遙控系統(tǒng)終端節(jié)點是嵌入到家電系統(tǒng)里面的一個模塊。

　　ZigBee網(wǎng)絡組網(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(shù)通過ZigBee網(wǎng)絡發(fā)送給遙控器端，并接收來自遙控器的控制信息，進而控制家電調整參數(shù)，以達到用戶的要求。終端節(jié)點的硬件框架如圖3所示。

　　設備終端節(jié)點的功能是收發(fā)數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制命令，因此，設備節(jié)點對硬件平臺的要求較低，本文采用的終端節(jié)點的中央處理器為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sPI總線控制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。