【正文】 實(shí)現(xiàn)了多個(gè)監(jiān)控裝置的無線聯(lián)網(wǎng)。 At the same time introduced a variety of sensors, realize the household appliances remote control, realize the intelligent household remote monitoring. Elaborated the system hardware, software design and system performance test, and realize multiple monitor wireless working. The experimental results show that the designed system can realize the safe, convenient intelligent household remote monitoring, and has high availability and reliability. 【 Keywords】 : smart home。 IrDA 屬于短距離、點(diǎn)對點(diǎn)的半雙工通信方式，使用不便且失誤率高，不適用于家庭的組網(wǎng)方式；藍(lán)牙技術(shù)則因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)容量有限，成本較高，不適于節(jié)點(diǎn)較多的家居網(wǎng) 絡(luò)應(yīng)用。其最大特點(diǎn)是在總線上掛接具有神經(jīng)元 (Neuron)芯片的控制節(jié)點(diǎn)，而 這些芯片內(nèi)已經(jīng)固化有標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、內(nèi)嵌式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和運(yùn)作的時(shí) 間數(shù)據(jù)庫。 CEBUS 協(xié)議具有兩個(gè) 典型特點(diǎn)：一是，在介質(zhì)訪問控制子層 (MAC)采用總線結(jié)構(gòu)的 CSMA／ CDCR (CarriersensingMultipleAccesswithCollisionDetectionandcollisionresolution，即載波偵聽多路訪問／沖突檢測協(xié)調(diào)協(xié)議 )，即一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在需要通過總線來發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先要檢測總線上是否有數(shù)據(jù)在傳輸，只有確認(rèn)總線上沒有數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)，它才向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，以確保任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)不會(huì)同時(shí)占用總線而產(chǎn)生沖突；二是 CEBus 總線專門配置了專用的應(yīng)用語言系統(tǒng) CAL(Common Application Language)，利用 CAL 系統(tǒng)可方便地對網(wǎng)絡(luò)上的各種家電設(shè)備進(jìn)行 基于 ZigBee 技術(shù)的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 邏輯控制關(guān)系的設(shè)定，同時(shí)也可以以文件的模式來描述一個(gè)家電設(shè)備的功能。最初，國內(nèi)較有實(shí)力的家電廠商涉足 了這一領(lǐng)域，比如，康佳、創(chuàng)維、廈華、美的、春蘭等推出了系統(tǒng)改進(jìn)的信息 家電，為智能家居的實(shí)施提供了功能終端設(shè)備；然后到了 1999 年 3 月 10 日， 微軟的比爾 PLC． BUS 技術(shù)的解決方案包括如下領(lǐng)域的應(yīng)用：燈光控制，電器控制， HVAC 控制以及網(wǎng)絡(luò)與電器設(shè)備間的通信。 ApBus 采用的是一種電源／信號混合傳輸?shù)募? 術(shù)，是一種家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)。 從目前的發(fā)展來看，在智能家居系統(tǒng)中，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于家庭網(wǎng)絡(luò)已 成為勢不可擋的趨勢，這不僅僅因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)可以提供更大的靈活性、流動(dòng)性， 省去了花在綜合布線上的費(fèi)用和精力，而且它更符合于家庭網(wǎng)絡(luò)的通訊特點(diǎn)， 同時(shí)隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，也必將大大促進(jìn)家庭智能化、網(wǎng)絡(luò)化的 進(jìn)程。 ‘ (2)數(shù)據(jù)處理模塊：基于 DSPTMS320F2812 芯片設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理模塊，并完成 程序編寫，同時(shí)在 TMS320F2812 上移植嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) rtc／ os． II。其典型的 傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性數(shù)據(jù) (如傳感器 )、間歇性數(shù)據(jù) (如照明控制 )和重復(fù)低 反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù) (鼠標(biāo) )。 (4)網(wǎng)絡(luò)容量大。 POS一般是指用戶附近 10 米左右的 空間范圍，這個(gè)范圍內(nèi)用戶可以是固定的，也可以是移動(dòng)的。 基于 ZigBee 技術(shù)的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) (2)支持星型 (Star)和點(diǎn)對點(diǎn)兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 ACK 機(jī)制保證了傳輸?shù)? 可靠性。 基于 ZigBee 技術(shù)的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 CC2430 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 CC2430 整合了 ZigBee 射頻（ RF）前端、內(nèi)存和微控制器，集成了符合 IEEE802. 15. 4 標(biāo)準(zhǔn)的 2. 4GHz 的 RF無線電收發(fā)機(jī)，支持?jǐn)?shù)字化的 RSSI/LQ I，具有 CSMA /CA功能和 強(qiáng)大的 DMA 功能、電池監(jiān)測和溫度感測功能，同時(shí)具有強(qiáng)大和靈活的開發(fā)工具。 基于 ZigBee 技術(shù)的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3． 4 電源 電路設(shè)計(jì) 給無線收發(fā)模塊供電電路如圖 3． 7所示， J4 為外置 +5V 直流電源插座 (方 便模塊調(diào)試 )， J5為電池供電接口 (通常為 2 節(jié) AA 電池供電 )，適用于家用時(shí) 可移動(dòng)更換。數(shù)據(jù)處 基于 ZigBee 技術(shù)的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 理模塊的結(jié) 構(gòu)如圖 4． 1 所示?？紤]到協(xié)議轉(zhuǎn)換需要大量 的數(shù)據(jù)存儲空間，而 TMS320F2812 內(nèi)部空間有限，因此需要外擴(kuò)一塊高速靜態(tài) RAM，本文采用的是 ISSI 公司生產(chǎn)的 IS6lLV25616AL。 SP708R 還可以監(jiān)控電源和電池供給，它集成了很多器件在其中，包括：一個(gè)看門狗定 時(shí)器、一個(gè) uP 的復(fù)位、一個(gè)掉電比較器和一個(gè)手動(dòng)復(fù)位輸入。本地 DMA 完成控制器與網(wǎng)線的數(shù)據(jù)交換，遠(yuǎn)程 DMA 負(fù)責(zé) DSP 與 RAM 之間的數(shù)據(jù)傳輸， DSP 收 發(fā)數(shù)據(jù)只對遠(yuǎn)程 DMA 操作。 5嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μ c／ osII在 TMS320F2812上的移植 5． 1 μ c／ os— II 的概述及特點(diǎn) 考慮到在智能家居系統(tǒng)中， ZigBee 收發(fā)模塊 (對應(yīng)于安防傳感器的部分 ) 是一個(gè)要求實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的模塊，這也就要求整個(gè)系統(tǒng)必須 是一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)， 能夠?qū)Ω鞣N傳感器或命令做出及時(shí)反應(yīng)，且智能家居系統(tǒng)軟件必須能夠?qū)?nèi)存 管理、對消息反應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)。 Ps]I．μ C／ OS． II的體系結(jié)構(gòu)如圖 5． 1 所示。在執(zhí)行該任務(wù)時(shí)通過 ZigBee 網(wǎng)絡(luò) 協(xié)調(diào)器選擇與安防傳感器 (溫度 )終端節(jié)點(diǎn)通信，采集傳感器數(shù)據(jù)。 7號任務(wù)，用來對三表數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控機(jī) (PC 機(jī) )建立任務(wù)。 就緒態(tài)的任務(wù)都被放在就緒列表中，在任務(wù)調(diào)度時(shí)，指針 OSTCBHighRdy 指向 優(yōu)先級最高的那個(gè)任務(wù)控制塊 OSTCB，就立即運(yùn)行該任務(wù)。 (2)在 OS CPU． C文件中用 C 語言編寫與處理器相關(guān)的 C語言代碼模塊， 即編寫 6個(gè)簡單的 C語言函數(shù)。建網(wǎng)過程開始后，協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)層將首先請求 MAC層對 物理層所定義的有效信道進(jìn)行能量檢測掃描，以排除可能占用的信道。如果選定 PANID 與已 存在的 PANID 不發(fā)生沖突，則這個(gè) m值就將成為新網(wǎng)絡(luò)的伴 ND；否則，將 為這個(gè)協(xié)調(diào)器模塊選擇一個(gè)隨機(jī)的 PANID，只要不使它為廣播地址 (0xFFFF) 同時(shí)小于 0x3FFF，并且它在所選擇的信道中所存在的網(wǎng)絡(luò)是唯一的。在星型 網(wǎng)絡(luò)中， ZigBee 無線傳感網(wǎng)絡(luò)只要求一個(gè)全功能節(jié)點(diǎn)做網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。允許設(shè) 備同網(wǎng)絡(luò)連接的流程圖如圖 6． 5所示。如圖 基于 ZigBee 技術(shù)的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6． 7 所示。這樣雙方就可 以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信了。ReedFrameIP,2)；／／ 把收到幀的口地址給目的 P地址 CalcCkSum=CalcCheckSum((TxEthFrameBuffer+IP_HEADER_START)， IP _HEADER_SIZE， O， O)； if(!CalcCkSum) CalcCkSum=OxFFFF； *(TxEthFrameBuffer+IP ．． HEADER START+5)=CalcCkSum； 6． 2． 4 ICMP 協(xié)議的實(shí)現(xiàn) IClVIP 是 TCP／ IP協(xié)議集中的一個(gè)子協(xié)議，屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。面向連接意味著兩個(gè)使用 TCP 的應(yīng)用在彼此交換數(shù)據(jù)之前必須先建立一個(gè) TCP 連接。如果 IP 一致，則接收該數(shù)據(jù)包，否 則丟棄它；如果校驗(yàn)和不『 F 確，則表示數(shù)據(jù)包傳輸過程中發(fā)生差錯(cuò)，也該丟棄 該數(shù)據(jù)包，但不產(chǎn)生差錯(cuò)報(bào)文，而是由應(yīng)用層發(fā)現(xiàn)丟失的數(shù)據(jù)包并請求重傳。 一方面，主要是利用ZigBee 無線傳感網(wǎng)絡(luò)在家居監(jiān)控中不受家居布局影響的獨(dú)到的傳輸優(yōu)勢，設(shè)計(jì)了比較符合日常家用 的 ZigBee 無線模塊，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和基本的電器電源開關(guān)，并由此搭建了星型無線傳感網(wǎng)絡(luò)。 分別從系統(tǒng)功能介紹、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等方面分析了 ZigBee 技術(shù)在該系統(tǒng)中的應(yīng)用。 經(jīng)過了 RTLS019AS 網(wǎng)卡芯片驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)和 TCP／ IP 協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)，數(shù) 基于 ZigBee 技術(shù)的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 據(jù)處理模塊就可以通過以太網(wǎng)控制器完成傳輸數(shù)據(jù)了。 ICMP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)的部分代碼如下： 基于 ZigBee 技術(shù)的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) *(TxEthFrameBuffer+ICMP_HEADERSTART+0)=SwapWord(ICMP_ECH O_REPLY8)；／／回顯回答 *(TxEthFrameBuffer+ICMP_HEADER,_START+1)=0； memcpy((TxEthFrarneBuffer+ICMP_HEADER_START+2)， (RxEthFram eBuffer+RTL8019_HEADER_SIZE+ICMP_HEADEILSTART+2)， ICMPDataC ount)； CalcCkSum=CalcCheckSum((TxEthFrameBuffer+ICMP_HEADER_START ),(ICMPDataCount+ICMP_HEADER_SIZE)， 0， 0)； if(!CalcCkSum) CalcCkSum=0xFFFF； *(TxEthFrameBuffer+ICMP_HEADEILSTART+1)=CalcCkSum； TxFrameSize=ETH— HEADER— SIZE+IP— HEADER。每層協(xié)議盒都要去檢查報(bào)文首部 中的協(xié)議標(biāo)識，以確定 接收數(shù)據(jù)的上層協(xié)議， IP 協(xié)議盒里要處理的有 ARP、 ICMP，還有上層的 UDP和 TCP。 RTL8019 芯片的初始化函數(shù)的代碼如下： Void lnit8019（） { Re900=0x21； ／／命令寄存器，使芯片處于停止模式，這時(shí)進(jìn)行寄存 器設(shè) 置 Delay_MS(10)；∥延時(shí) lO 毫秒，確保芯片進(jìn)入停止模式 page(0)； Re90a=0x00； ／／遠(yuǎn)程 DMA 字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器清 0 Re90b=0x00； 臆程 DMA 字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器清 0 Re90c=0xee；鵬受收配置寄存器，監(jiān)視模式，不接收數(shù)據(jù)包 Re90d=0xe2；／／發(fā)送配置寄存器， loopback 模式 Re901=0x4c；／／接收頁開始寄存器，設(shè)置接收緩沖器開始頁的地址 Re902=0x80；／／接收頁結(jié)束寄存器，設(shè)置接收緩沖器終止頁的地址 Re903=0x4c；／／邊界寄存器，為防止接收緩沖器溢出而設(shè) Re904=0x40；／／發(fā)送起始頁寄存器，此寄存器表明數(shù)據(jù)包被發(fā)送的起始 頁地址 Re907=0xff；脯除所有中斷標(biāo)志位，中斷狀態(tài)寄存器 Re90f=0x00；／／中斷屏蔽寄存器清 0，禁止中斷 Re90e=0xC9；／／數(shù)據(jù)配置寄存器，定義采用 16 位 DMA 接口方式 page(1)；∥在第 1 頁中設(shè)置 Re907=0x4d；／／現(xiàn)在頁寄存器，這個(gè)寄存器指向第一個(gè)接收緩沖器 (用 來接收數(shù)據(jù)包 )頁的頁地址 Re908=0x00；／／廣播地址寄存器 Re909=0x00；／／廣播地址寄存器 RegOa=Ox00；∥廣播地址寄存器 基于 ZigBee 技術(shù)的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) Re90b=0x00；／／廣播地址寄存器 Re90c=0x00；／／廣播地址寄存器 Re90d=0x00；／／廣播地址寄存器 Re90e=0x00；／／廣播地址寄存器 Re90f=0x00；∥廣播地址寄存器 Re900=0x22；／／命令寄存器，這時(shí)讓芯片開始工作 Re901=MAC_sel￡ addr2 1；／／物理地址寄存器，包含了以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)地址． Re902=MA∞ elf． addr2_l8； Re903=MAc_self． addr4_3； Re904=MA∞ elf． addr4_38； Re905=MACjelf． addr6_5； Re906=MAC_self． addr6_58； page(0)；／／再次切換到第 0頁設(shè)置 Re90c=0xde；／／將芯片設(shè)置成正常模式，跟外部網(wǎng)絡(luò)連接 Re90d=0xe0；／／發(fā)送配置寄存器 Re900=0x22；／／命令寄存器啟動(dòng)芯片開始工作 Re907=0xff；／／ i 青除所有中斷標(biāo)志位 6． 2． 2 ARP 協(xié)議的實(shí)現(xiàn) ARP地址解析協(xié)議是將口 地址與網(wǎng)絡(luò)物理地址一一對應(yīng)的協(xié)議。然后，如果該終端設(shè)備掃描到網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體將 通過發(fā)送 NLME． JOIN． Confirm 原語向其上層報(bào)告請求連接，其原語的狀態(tài)參