城市安防系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)方案

引言

　　目前，城市安防系統(tǒng)越來(lái)越受到人們的重視，客戶對(duì)安防系統(tǒng)的功能和性能方面的要求也越來(lái)越高。

　　本文提出了一種基于GSM和Zigbee技術(shù)的無(wú)線安防系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)在于利用GSM和Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了安防系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化，省去了繁瑣的布線過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了安防信息的多點(diǎn)、遠(yuǎn)距離傳輸，提高了安防系統(tǒng)的安全性、可靠性與隱蔽性。

　　1 系統(tǒng)方案

　　該系統(tǒng)方案主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)是將Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與GSM網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不僅省去布線的麻煩，增加了安防傳感器布局的靈活性，而且可以防止通信電纜被破壞，提高了安全性。

　　系統(tǒng)把帶有Zigbee協(xié)議的模塊嵌入到被動(dòng)紅外、玻璃破碎、門(mén)磁、煙感及煤氣泄露等安防設(shè)備中，作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。例如，當(dāng)發(fā)生盜竊時(shí)，被動(dòng)紅外傳感器檢測(cè)到盜賊進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域，它觸發(fā)節(jié)點(diǎn)芯片的中斷，從而激活節(jié)點(diǎn)芯片，芯片會(huì)自動(dòng)通過(guò) Zigbee無(wú)線收發(fā)模塊把打好的報(bào)警數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。

　　Zigbee協(xié)調(diào)器是Zigbee網(wǎng)絡(luò)與外部GSM網(wǎng)絡(luò)的接口，作為系統(tǒng)的核心負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理以及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，它通過(guò)收發(fā)模塊接收安防監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，由嵌入式控制器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，然后將其經(jīng)過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到保安中心，實(shí)現(xiàn)快速安全報(bào)警。

　　整個(gè)系統(tǒng)主要可以分為Zigbee協(xié)調(diào)器和Zigbee無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)兩部分。

　　1.1 Zigbee協(xié)調(diào)器

　　Zigbee協(xié)調(diào)器作為整個(gè)系統(tǒng)的中心擔(dān)負(fù)了許多任務(wù)，因此對(duì)負(fù)責(zé)管理這個(gè)中心的控制器要求較高。

　　而傳統(tǒng)的單片機(jī)在某些方面已無(wú)法滿足要求，ARM由于其高性能、低功耗、低成本的特點(diǎn)正是替代傳統(tǒng)單片機(jī)的首選。本設(shè)計(jì)選用ARM9處理器STR912FW44X6芯片為核心，外圍擴(kuò)展一系列功能模塊。

　　其中STR912FW44X6是主控芯片，它是由意法半導(dǎo)體公司推出的基于ARM966E_S內(nèi)核的高性能嵌入式芯片，運(yùn)算速度達(dá)96MIPS，支持單周期DSP指令。片內(nèi)集成了544kB的Flash及96kB的SRAM，支持以太網(wǎng)、USB、 UART、12C和CAN通信，有80個(gè)GPIO、8通道1O位AI）C、3相電機(jī)控制器、看門(mén)狗定時(shí)器和9個(gè)可編程DMA通道。系統(tǒng)用1片UART收發(fā)芯片TI公司的TL16C550將GSM模塊連接到ARMCPU的GPIO，實(shí)現(xiàn)GSM短消息報(bào)警發(fā)送。

　　GSM通信模塊選用西門(mén)子公司的TC35i模塊，該模塊性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉，具備GSM無(wú)線通信的全部功能，支持TEXT和PDU模式的短消息編碼方式。在RF收發(fā)器上，本設(shè)計(jì)選用TI公司的Zigbee射頻收發(fā)芯片CC2420，CC242o采用 OQPSK調(diào)制方式，支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250kbps，能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。另外，協(xié)調(diào)器還根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)了RS232接口、鍵盤(pán)顯示和現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警電路。

　　1.2 Zigbee無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)

　　Zigbee無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)由安防傳感器和Zigbee終端設(shè)備組成，如圖3所示。Zigbee終端設(shè)備選用TI公司的Zigbee射頻收發(fā)芯片CC2430，CC2430具有很高的性價(jià)比，在單個(gè)芯片上整合了Zigbee射頻（RF）、內(nèi)存和微控制器。

　　它使用1個(gè)8位MCU（8051），具有128kB可編程閃存和8kB的RAM，還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）、定時(shí)器、AES128協(xié)同處理器、看門(mén)狗定時(shí)器、32kHz晶振的休眠模式定時(shí)器、上電復(fù)位電路、掉電檢測(cè)電路和21個(gè)可編程I／O引腳。

　　2 Zigbee技術(shù)介紹