基于ZigBee的信息家電遠程監(jiān)控無線通信方案

引言

目前家電控制領域發(fā)展的主要方向是信息家電智能化。許多家庭希望能實現(xiàn)各種家電“遠程監(jiān)控一體化”。即通過一個遙控器隨時隨地了解和控制各種家電。信息家電的數(shù)據傳輸?shù)奶攸c是低速率、低數(shù)據量，新出現(xiàn)的ZigBee技術為解決此類無線傳輸與控制問題提供了一種切實可行的技術解決方案。本文就是以ZigBee技術為基礎，結合ARM和GPRS技術提出了信息家電遠程監(jiān)控無線通信方案。

1 ZigBee技術簡介

ZigBee是一種基于IEEE 802.15A標準的短距離無線通信的技術規(guī)范，它包含3個工作頻段、27個信道，每個頻段的傳輸速率和通信范圍各不相同。ZigBee技術擁有低功率、低速率、通信范圍較小、網絡容量大和組網簡單等特點，且擁有省電、安全、可靠、成本低、時延短等優(yōu)點。方便實現(xiàn)對信息化家電的組網與監(jiān)控。

2 信息化家電通信方案設計

通信方案采用相對簡單的ZigBee星型結構。即以ZigBee協(xié)調器（含全功能ZigBee設備FFDl為整個通信方案的核心。以多個ZigBee終端設備f含半功能設備RFD）作為周圍的節(jié)點。構成一個星型網絡。再結合遠端控制，該方案可由以下這幾部分組成：ZigBee協(xié)調器、ZigBee終端設備（被控對象，例如煤氣水三表等電器）、Intenet、遠程計算機。其中ZigBee協(xié)調器負責與ZigBee終端和外部網絡之間的通信，是整個系統(tǒng)的核心。Zig—Bee終端設備負責數(shù)據的采集和各種數(shù)據的傳輸。

根據方案的組成又可將該方案可分為兩大模塊：

一是家庭ZigBee協(xié)調器模塊；二是ZigBee終端模塊。

前者又分為核心控制模塊、協(xié)調器端無線收發(fā)模塊、網絡接El模塊和GPRS通信模塊：后者分為終端收發(fā)模塊和數(shù)據采集與控制模塊。其模型如圖1。家庭ZigBee協(xié)調器模塊以ARM微處理器為核心。通過協(xié)調器端無線收發(fā)模塊與終端模塊實現(xiàn)通信。通過GPRS與手機通信，通過Internet與遠程計算機通信。

實現(xiàn)各模塊的功能并相互之間的通信。就可以通過手機或者通過Intenet上的遠程計算機。實現(xiàn)對信息化家電實現(xiàn)遠程的監(jiān)控。

3 信息化家電通信方案的模塊及軟件流程

3.1 ZigBee協(xié)調器結構模型及其應用程序的開發(fā)

（1）ZigBee協(xié)調器結構模型

ZigBee協(xié)調器開發(fā)平臺采用的是基于ARM920T核的S3C2410X微處理器。是整個通信方案的核心。

協(xié)調器的無線收發(fā)模塊用的ZigBee全功能設備——RF收發(fā)芯片CC2430.實現(xiàn)一對多的短距離通信。由于CC2430已固化了ZigBee協(xié)議棧的底層f即PHY層和MAC層）。只需配簡單的外圍設備即可構成協(xié)調器的收發(fā)模塊。GPRS用來實現(xiàn)遠距離的數(shù)據傳輸。這一塊可選擇GPRS微處理器MC35i及外圍電路組成。

也可以采用市場上現(xiàn)有的成熟產品來實現(xiàn)。且S3C2410X微處理器內部不具備網絡接E1.協(xié)調器用微處理器和以太網控制芯片（CS8900A）一起并配合輔助電路實現(xiàn)網絡接口功能。這樣。通過S3C2410X微處理器要實現(xiàn)ZigBee協(xié)調器端與ZigBee終端之間的通信；GPRS與手機之間的通信；通過Intenet與遠端計算機之間的通信。S3C2410X微處理器為核心的協(xié)調器結構模型如圖2。

其中，結構模型中電源電路、系統(tǒng)時鐘電路、系統(tǒng)復位電路、Flash／SDRAM存儲器接口電路是S3C2410X微處理器運行的基本電路。JTAG接口、以太網接口、串口以及無線收發(fā)模塊（CC2430和其外圍電路構成）。是實現(xiàn)協(xié)調器功能的主要的接口電路。

JTAG標準主要用于芯片內部測試及對系統(tǒng)進行仿真、調試。標準的JTAG接口有四線。且接法簡單。

MAX232和RS232實現(xiàn)串口功能。用于協(xié)調器與GPRS設備之間傳輸數(shù)據。GPRS采用市場上現(xiàn)有的產品。將自帶應用程序稍做修改。讓GPRS自動收發(fā)數(shù)據。

無線收發(fā)模塊主要是用于ZigBee星型網絡的建立、初始化。以及與多個ZigBee終端設備間的數(shù)據收發(fā)。