ARM及ZigBee技術(shù)實現(xiàn)智能家居控制器的設計
加入技術(shù)交流群
CC2430 芯片采用0118μm CMOS 工藝生產(chǎn)，工作時的電流損耗為27 mA ;在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27 mA 或25 mA. CC2430 的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動模式的超短時間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長的應用。
CC2430 帶有2 個強大的支持幾組協(xié)議的US2ART 通信接口， 通過此通信接口中的一個，S3C2410X 處理器可以對CC2430 進行寫入或讀取配置信息，也可以收發(fā)數(shù)據(jù)。
CC2430 芯片集成了CRC 和數(shù)據(jù)完整性檢查等功能，減少了程序員編程的工作量，加快了通信的速度，減少了能量消耗。 同時，芯片還采用了CS2MA - CA 技術(shù)來避免數(shù)據(jù)發(fā)送時的競爭和沖突，減少了一部分不必耍的能量消耗。 因此CC2430 芯片具有超低的能耗，其使用壽命可以年來計算，價格便宜，符合傳感器網(wǎng)絡需要大量分布節(jié)點的特點。
控制器通過RS - 232 接口利用Zigbee 模塊采集各種家電設備運行狀態(tài)并接收各種故障報警信息。
智能家居控制器操作系統(tǒng)選用開源的嵌入式Linux 操作系統(tǒng)，通過裁減后移植到控制器硬件平臺上。 該智能家居控制器將Linux ,ARM 系統(tǒng)、手機模塊和ZigBee 模塊組成一個整體，構(gòu)成了一個功能齊全的嵌入式系統(tǒng)，利用ZigBee 技術(shù)輕松實現(xiàn)家庭內(nèi)部多節(jié)點的無線連接。
智能家居控制器的功能為
?。?） 采用ARM 架構(gòu)的32 位嵌入式RISC 處理器和開源的嵌入式linux 操作系統(tǒng)；
?。?） 是智能家居控制系統(tǒng)的控制中心，也是家居系統(tǒng)中信息家電平臺的網(wǎng)關；
?。?） 遇盜搶或疾病，按緊急按鈕，自動向管理中心報警；
?。?） 以家庭為單位配置，利用液晶屏顯示小區(qū)通知、系統(tǒng)各部分工作狀況及數(shù)據(jù)；
?。?） 利用ZigBee 傳感器節(jié)點監(jiān)測各種故障報警數(shù)據(jù)（火災、煤氣泄漏等） ,并自動通過手機模塊發(fā)給用戶或小區(qū)管理中心；
?。?） 通過以太網(wǎng)（或RS - 485） 與小區(qū)管理中心通信；
?。?） 通過控制器上的無線ZigBee 模塊與家居系統(tǒng)中各子節(jié)點進行通訊，對多種家電設備進行相應的控制；
?。?） 用戶可通過Internet 遠程監(jiān)控家庭中的多種家居設備。
智能家居控制器通過Zigbee 模塊采集各種家電設備的運行狀態(tài)并將各種故障報警數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；對故障報警優(yōu)先處理，通過手機模塊自動發(fā)送短信息到用戶手機或小區(qū)物管，并將現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時存入數(shù)據(jù)庫，以便對各種信息進行進一步的分析和統(tǒng)計。 在這里數(shù)據(jù)庫成為了連接前后臺的中間件，存儲狀態(tài)數(shù)據(jù)供遠程監(jiān)控和本地LCD 顯示，同時接收瀏覽器和本地鍵盤輸入，由通信程序、CGI程序完成控制命令的下傳及運行狀態(tài)的上傳；同時數(shù)據(jù)庫還需實現(xiàn)故障的分析統(tǒng)計和查詢。 在本系統(tǒng)設計中，我們采用嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite 以滿足系統(tǒng)遠程控制數(shù)據(jù)傳遞、數(shù)據(jù)共享的要求。
控制器的軟件主要分為4 個模塊：與數(shù)據(jù)采集接口的通信程序、故障報警程序、本地的人機交互程序和遠程控制程序。 為了使用戶可以在Internet上通過瀏覽器控制智能家居網(wǎng)絡，需要在控制器（數(shù)字家庭網(wǎng)關） 上架設Web 服務器與用戶進行通信，并通過CGI 接口調(diào)用后臺CGI 程序。 CGI 程序在Web 服務器和控制程序間建立聯(lián)系，調(diào)用具體的控制程序，實現(xiàn)對智能家居網(wǎng)絡內(nèi)部節(jié)點的指定操作。 它監(jiān)控網(wǎng)絡，隨時隨地都能知道網(wǎng)絡內(nèi)設備的狀態(tài)并控制網(wǎng)絡內(nèi)的各種設備。 網(wǎng)絡監(jiān)控在家庭網(wǎng)絡中也是非常重要的，使用戶可以隨時了解網(wǎng)絡的狀況，如設備的加入退出、設備故障等等。
3 結(jié)語
ZigBee 技術(shù)彌補了低成本、低功耗和低速率無線通信市場的空缺。 智能家居控制器硬件由先進的ARM9 嵌入式系統(tǒng)、手機模塊和ZigBee 模塊組成；操作系統(tǒng)采用嵌入式Linux ,家庭網(wǎng)絡采用ZigBee無線網(wǎng)絡，安全性好，系統(tǒng)功能完善，能夠適應今后智能家居發(fā)展的需要。
ZigBee 是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡技術(shù)，在眾多領域有著廣泛的應用前景。
評論