【正文】 機(jī)， PICl8系列是高性能、 CMOS、集成了模數(shù) （ A/D） 轉(zhuǎn)換器的全靜態(tài) MCU（ Micro Control Unit） 系列。它的工作電壓只有 ，可直接與高頻芯片通信。 圖 CC2480外圍電路圖 GPRS 電路實(shí)現(xiàn) GPRS 介紹 通用分組無線業(yè)務(wù) （ General Packet Radio Service， GPRS） 是在現(xiàn)有 GSM技術(shù)基24 礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新的承載業(yè)務(wù)， GPRS在移動(dòng)終端與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的路由器之間提供 了分組傳遞業(yè)務(wù)，這也是 GPRS網(wǎng)絡(luò)與 GSM網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別。而 GSM僅為 ； ：分組交換接入時(shí)間縮短為少于 1s，一旦手機(jī)注冊(cè)上 GPRS網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)就一直連接在網(wǎng)絡(luò)上； ，可以按流量計(jì)費(fèi) 或 包月制等多種方式計(jì)費(fèi)； WAP業(yè)務(wù)； GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，使得 GPRS能提供 Inter和其它分組網(wǎng)絡(luò)的全 球性無線接入。系統(tǒng)平臺(tái)層通過應(yīng)用程序 編程 接口 （ Application Programming Interface, API） 來給協(xié)議層提供服務(wù)。 是 否 是報(bào) 警 信 號(hào) ？開 機(jī)監(jiān) 聽 來 自 Z i g b e e 主控 制 器 的 信 號(hào)系 統(tǒng) 初 始 化監(jiān) 聽 G S M 模 塊短 消 息 是否 合 法 ？發(fā) 送 報(bào) 警 信 息 至 用 戶提 取 短 消 息 和 來 電 號(hào) 碼相 應(yīng) 處 理 程 序分 析 控 制 指 令向 相 應(yīng) 節(jié) 點(diǎn) 發(fā) 送 指 令發(fā) 送 信 息 至 來 電 用 戶NYYN 圖 智能家居主機(jī)系統(tǒng)軟件流程圖 27 中斷和初始化程序設(shè)計(jì) 圖 所示為 MCU 中斷處理過程與初始化過程的流程圖 。 本文以家庭智能化為應(yīng)用背景，主要研究智能家居 Zigbee 無線通信網(wǎng)絡(luò)，歸納起來，主要有以下幾項(xiàng)工作： 1．首先對(duì)智能家居領(lǐng)域進(jìn)行充分了解和研究，并對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀以及現(xiàn)有的幾種技術(shù)進(jìn)行分析，針對(duì)智能家居中主要存在的布線難，費(fèi)用高等問題，選擇 Zigbee 技術(shù)作為 智能家居系統(tǒng)中的通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能家居的數(shù)據(jù)傳輸； 2．研究 Zigbee 技術(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。無線 傳感器技術(shù)被認(rèn)為是影響人類未來生活的重要技術(shù)之一，這一新興技術(shù)結(jié)合了現(xiàn)有的多種先進(jìn)技術(shù)，為人們提供了一種全新的獲取信息、處理信息的途徑。 控制器軟件設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)初始化 、 對(duì)家居中報(bào)警信號(hào)的監(jiān)控 、 對(duì)遠(yuǎn)程控制指令的處理和執(zhí)行等 。首先給出了硬件總體設(shè)計(jì)，再分別具體介紹了硬件處理器部分、 Zigbee無線收發(fā)模塊部分和 GPRS模塊電路實(shí)現(xiàn)。 作為 ， GPRS技術(shù)是 GSM網(wǎng)絡(luò)由 2G向 3G平滑過渡的必由路。利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250kbps可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn) 對(duì)多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。 PICl8器件具備特殊功能模塊，減少了外部元件的使用，因此最大限度地降低了成本、提高了系統(tǒng)可靠 性并降低了功耗。采用該網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)的智能家居系統(tǒng)具有復(fù)用性，安裝容易，調(diào)試簡(jiǎn)單，通用性好等特點(diǎn)。智能家居網(wǎng)絡(luò)控制器主節(jié)點(diǎn)作為家庭網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器即智能家居設(shè)備的主控制器，同時(shí)在每一個(gè)房間安裝一個(gè)智能家居網(wǎng)絡(luò)控制器分節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)的路由器功能，每個(gè)家居設(shè)備也連接一個(gè)智能家居網(wǎng)絡(luò)控制器分節(jié)點(diǎn)。設(shè)備可否成為簇成員，由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器決定。對(duì)等拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠構(gòu)成較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，例如簇 狀 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但是，在這一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中至少要求有一個(gè) FFD作為 PAN（ personal area work，個(gè)人區(qū)域網(wǎng) ） 協(xié)調(diào)器。 隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快， 各種新型的家電將設(shè)備不斷進(jìn)入家庭 ，因此系統(tǒng)應(yīng)具有良好的可擴(kuò)展性，滿足人們不斷 更新 的需要。 目前，對(duì)于絕大多數(shù)的智能家電而言，其本身的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力都非常的有限，依照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，只有通過提高家電本身的硬件和軟件資 源來實(shí)現(xiàn)智能家電的各種功能，這樣必然會(huì)出現(xiàn)成本提高的問題，因而影響到智能家電的發(fā)展和普及。每個(gè)智能家居網(wǎng)絡(luò)控制器包括一個(gè) Zigbee無線收發(fā)模塊，其中主節(jié)點(diǎn)還擴(kuò)展有 GPRS模塊，這樣用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)電話對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 本章小結(jié) 本章主要對(duì) Zigbee技術(shù)的協(xié)議進(jìn)行研究。在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由 Zigbee協(xié)調(diào)器來控制，由它負(fù)責(zé)發(fā)起和維持網(wǎng)絡(luò)正常工作，保持同網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備通信，兩終端設(shè)備不能通信。 MAC層的多重存取協(xié)議有三種不同的模式，即為時(shí)槽式 (Slotted CSMACA)模式、非時(shí)槽式 （ Unslotted CSMACA） 模式以及 GTS模式，其中 GTS主要用于緊急情境或周期性訊號(hào)的傳遞。 Z i g b e e 或 O E M 自 定 義 Z i g b e e 聯(lián) 盟I E E E 組 織應(yīng) 用 類應(yīng) 用 框 架網(wǎng) 絡(luò) 層 / 安 全 層 協(xié) 議M A C 層P H Y 層 圖 Zigbee協(xié)議各層的隸屬關(guān)系 Zigbee 物理層協(xié)議規(guī)范 物理層的主要工作是啟動(dòng)與關(guān)閉無線傳輸接收器、傳輸與接收數(shù)據(jù)、使用頻道的選擇、在目前頻道上做訊號(hào)能量偵測(cè)、數(shù)據(jù)調(diào) 制 傳輸與接收解調(diào)、空閑頻道評(píng)估12 和針對(duì)接收的封包執(zhí)行鏈路品質(zhì)指示。非常重要的是接收到應(yīng)答僅僅表示幀被 MAC層正確接收，而不表示幀被正確處理。 64位地址是全球唯一的擴(kuò)展地址，而 16位地址是網(wǎng)內(nèi)通信短地址； （ CSMACA） ； （ ACK） 機(jī)制，保證傳輸?shù)目煽啃浴?Zigbee技術(shù)的具體特點(diǎn)如下： Zigbee技術(shù)采用了多種節(jié)電的工作模式，可以確保兩節(jié)五號(hào)電池支持長(zhǎng)達(dá) 6個(gè)月到 2年左右的使用時(shí)間； Zigbee采用了 CSMACA（ Carrier Sense Multiple Access with 10 Collision Avoidance，帶沖突避免的載波偵聽多路訪問） 的沖突避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突； MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息； Zigbee的自組織功能：無需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)； 增加或者刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn) 、 節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動(dòng) 、 節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，無需人工干預(yù)，保證整個(gè)系統(tǒng) 仍然能正常工作。 Zi gbee聯(lián)盟還開發(fā)了安全層，以保證這種便攜設(shè)備不會(huì)意外泄漏其標(biāo)識(shí)，而且利用 Zigbee網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離傳輸，數(shù)據(jù)不會(huì)被其它節(jié)點(diǎn)所獲得。 Zigbee適用于一些簡(jiǎn)單、低成本的無線局域網(wǎng)絡(luò)，耗電低，只要使用兩節(jié)五號(hào)電池即可維持半年或數(shù)年 間 不用換電池，對(duì)于一般工業(yè)環(huán)境或家庭都很適用。它的通訊距離一般在 0到 1米之間，傳輸速率最快可達(dá) 16Mbps，通訊介質(zhì)為波長(zhǎng)為 900納米左右的近紅外線。藍(lán)牙技術(shù)存在著一定的局限，突出表現(xiàn)在芯片大小和價(jià)格難以下調(diào)、抗干擾能力不強(qiáng)、傳輸距離太短、信息安全問題等，使其應(yīng)用受 到一定的限制。 目前，市場(chǎng)上的無線技術(shù)種類較多，各自的技術(shù)性能不同，應(yīng)用范圍及領(lǐng)域也有所不同，其中，應(yīng)用最為廣泛的有以下幾種無線技術(shù)： （ Bluetooth） 藍(lán)牙技術(shù) 誕生于 1994年， Ericsson當(dāng)時(shí)決定開發(fā)一種低功耗、低成本的無線接口， 以建立手機(jī)及其附件間的通信。 X10是以 60Hz為載波，再以 120KHz的脈沖為調(diào)變波，發(fā)展出數(shù)位控制的技術(shù)，并制訂出一套控制規(guī)格。在一定的條件下，三類電纜 （ CAT 3） 的傳輸速率可以達(dá)到 1Mbps，而且，據(jù)估計(jì)，不久的將來它的傳輸速率可以達(dá)到 10M。同時(shí) 考慮到它所安裝的地點(diǎn)是普通的私人家居并且使用者是普通居民，所以它還具有自身獨(dú)有的需求和特點(diǎn)，包括安全性、可用性 、 可靠性、靈活性 、 易擴(kuò)展性、使用的方便性、廉價(jià)性、標(biāo)準(zhǔn)化以及體積小、重量輕和安裝方便等。這種 “ 未來之家 ” 家庭智能化系統(tǒng)，真正 投 放 市場(chǎng) 尚需時(shí)日。當(dāng)然也有許多概念交叉的產(chǎn)品，例如機(jī)頂盒可以理解為是一個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，但同時(shí)又是一個(gè)信息家電產(chǎn)品。首先給出了硬件總體設(shè)計(jì)，再分別具體介紹了硬件處理器部分、 Zigbee無線收發(fā)模塊部分和 GPRS模塊 的 電路實(shí)現(xiàn)； 第 6章為智能家居網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。本文的主要工作有以下幾個(gè)方面： 外發(fā)展現(xiàn)狀，明確研究目的。 關(guān)鍵詞： 智能家居 Zigbee 簇狀網(wǎng)絡(luò) CC2480 II Title Research of Smart Home Wireless Network Based on Zigbee Technology Abstract In recent years, the rapid development of electronic information and puter work technology make family informatization and working bee a new trend of today’s intelligent home work system development. Smart Home systems can provide mankind with more relaxed, orderly and efficient modern way of life. It is the inevitable development trend of future housing patterns. Therefore, the smart home system has bee a new emerged area of research. This paper analyzes the domestic and international status of smart home systems technology at first, Then for the existence of smart home system wiring is difficult, high cost, plex structure and so on, that the agreement based on Zigbee technology is most suitable for intelligent home system and researched it. Compared with the traditional smart home system, Zigbee technology is free wiring, easy maintenance, low cost, realtime online monitoring, on the home within the various data collection and transmission of wireless features. Then proposed a Zigbee wireless munication technology using of smart home system design. Features for Smart Home Network, After analysis, parison and research, This paper using cluster intelligent home work set up the within work, and designed the smart home works. Using PICl8F4620 MCU and CC2480 Zigbee module designed a low cost, high flexibility, general Zigbee wireless smart home work controller. The controller also has GPRS remote access interface, the user of home work via GPRS remote monitoring and control. Finally expound the overall smart home system design and realization of hardware and software modules in theory. Keywords： Smart Home Zigbee Clustered work CC2480 III 目 次 1 引言 .......................................................................................................................................... 1 本課題研究的目地和意義 ..................................................................