【正文】 ；／／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(duì)應(yīng)的協(xié)議。 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。 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。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(qǐng)求重傳。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。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。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。建網(wǎng)過程開始后，協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)層將首先請(qǐng)求 MAC層對(duì) 物理層所定義的有效信道進(jìn)行能量檢測(cè)掃描，以排除可能占用的信道。 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(jí)最高的那個(gè)任務(wù)控制塊 OSTCB，就立即運(yùn)行該任務(wù)。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)。 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(duì)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(duì)消息反應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)。 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。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。 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(cè)和溫度感測(cè)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) (2)支持星型 (Star)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 (4)網(wǎng)絡(luò)容量大。 ‘ (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。 ApBus 采用的是一種電源／信號(hào)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)。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。 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。目前，傳輸網(wǎng)絡(luò)多采用綜合布線技術(shù)，限制了系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)所，而且費(fèi)用較高。它在電力線載波模式工作時(shí)最具有優(yōu)勢(shì)。 PLC． BUS技術(shù)是一種高穩(wěn)定性及較 高性價(jià)比的雙向電力線通信總線技術(shù)，它主要利用已有的電力線來實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光、 家用電器及辦公設(shè)備的智能控制。 總的來說， ApBus 是一種新型的智能控制總線，在歐洲標(biāo)準(zhǔn) EIB 總線及 LonWorks 總線技術(shù)上作了創(chuàng)造性的改進(jìn)，其防通信沖撞協(xié)議設(shè)計(jì)很好的解決 了總線上各節(jié)點(diǎn)收發(fā)指令的沖撞問題，大大提高了系統(tǒng)的通信效率與穩(wěn)定性。 ZigBee 聯(lián)盟成立于 2020 年 8 月，由英國 Ivemys 公司、日本三菱電氣公司、 美國摩托羅拉公司、荷蘭飛利浦半導(dǎo)體等公司組成，迄今已吸引了上百家芯片 公司、無線設(shè)備公司及產(chǎn)品開發(fā)商。采用 64位出廠編號(hào)并支持 AES． 128 加密。 CSMA． CA 通信方式將時(shí)間域的劃分與幀格式緊密聯(lián)系起來，保證 某一時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集中控制 (5)支持確認(rèn) (ACK)機(jī)制，使用這種機(jī)制，所有特殊 ACK 標(biāo)志位置 1 的幀均會(huì)被它們的接收器應(yīng)答。 PCB 引線天線是印制在電路板上的導(dǎo)線，通過它來感應(yīng)空氣中的電波，接收信號(hào)。 西華大學(xué)碩士學(xué)位論文 以太網(wǎng)通信接口部分：數(shù)據(jù)處理后通過 RTL8019AS 網(wǎng)絡(luò)控制芯片與以 太網(wǎng)連接，且以太網(wǎng)與 RTL8019AS 之間要接隔離模塊后方可以連接。手動(dòng) 復(fù)位的功能是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)程序跑飛或者需要系統(tǒng)重新初始化并運(yùn)行時(shí)，按下復(fù) 位鍵產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)，使 DSP 進(jìn)入正常的程序入口。最早這個(gè)系統(tǒng)叫做μ C／ OS，后來經(jīng)過近 10 年的應(yīng)用和修改，在1999 年 JeanJ． Labrosse 推出了μ C／ OS． II，并在 2020 年通過了美國聯(lián)邦航空管理局的 RTCADO： 178B 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，從而證明μ C／ OS． II具有足夠的穩(wěn)定性和安全性。因?yàn)榇昂煹目刂剖且粋€(gè)閉環(huán)控制。 (5)中斷服務(wù)狀態(tài) (ISR)：一個(gè)正在運(yùn)行的任務(wù)一旦響應(yīng)中斷申請(qǐng)就會(huì)中止運(yùn) 行而去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，這時(shí)任務(wù)的狀態(tài)叫做中斷服務(wù)狀態(tài)。當(dāng)協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)層 管理實(shí)體查找不到與其它節(jié)點(diǎn)模塊通信 的合適信道，將終止建網(wǎng)過程，并且向 協(xié)調(diào)器應(yīng)用層發(fā)出建網(wǎng)失敗信息，即通過發(fā)送參數(shù)狀態(tài)為 STARTUPFAILURE 基于 ZigBee 技術(shù)的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的原語 NLMENETWORKFORMATION． confirm 給應(yīng)用層知道。在組網(wǎng)通信過程中， 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊的物理地址 (Address)為： 0xFFFFFFFFFFFFFFll，這是無法 改變的；該星型網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)號(hào) (DefaultPAN)為： 0x00001347；該網(wǎng)絡(luò)默 基于 ZigBee 技術(shù)的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 認(rèn)的頻道號(hào) (DcfaultChannel)為： Oxl4。 在 DSP 芯片中實(shí)現(xiàn) ARP協(xié)議，就是通過開一個(gè)固定大小的內(nèi)存棧作為 CACHE，這個(gè)內(nèi)存棧維護(hù)一個(gè) P地址到物理地址的映射表，這個(gè)棧能響應(yīng)對(duì) 方 ARP 請(qǐng)求，即在遠(yuǎn)方主機(jī)探求自己的硬件地址時(shí)，能夠發(fā)送一個(gè) ARP響應(yīng) 分組，告訴對(duì)方自己的硬件地址，同時(shí)在內(nèi)存棧中根據(jù)對(duì)方的 IP地址查詢物理 地址時(shí)，如果沒有相應(yīng)的映射，就記錄下對(duì)方的口地址和硬件地址，為以后發(fā) 送口分組做準(zhǔn)備。 SIZE+ICMP— HEADER— SIZE+ICMPDataCount； ． 在 ICMP 測(cè)試中，將監(jiān)控機(jī)的 D地址設(shè)置為： 192． 168． 1． 40(掩碼地址默認(rèn) )，在運(yùn)行上述程序后，在 MS． DOS下查看數(shù)據(jù)處理模塊與監(jiān)控機(jī)連通情況，就可以得到如圖 6． 15所示的測(cè)試結(jié)果。將 ZigBee 技術(shù)應(yīng)用于智能家居中，實(shí)現(xiàn)了快速率、低成本、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)通信。 數(shù)據(jù)包接收后，數(shù)據(jù)處理模塊要對(duì)其進(jìn)行拆解．將解包得到的 IP地址與本 地 IP 地址相比較 ，同時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)和驗(yàn)證。MylP,2)；／／把數(shù)據(jù) 處理模塊的 m地址給源口地址 memepy((TxEthFrameBuffer+IP_HEADEIUTART+8)， amp。這時(shí)候再打開兩個(gè)或更多終 端節(jié)點(diǎn)，就能讓這些節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，從串口調(diào)試助手的窗口可以看到加入網(wǎng)絡(luò) 成功的提示信息“ Nodej6ined：”同時(shí)給出網(wǎng)絡(luò)分配給該節(jié)點(diǎn)的物理地址。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé) zigBee 無線網(wǎng)絡(luò)的建立、地址的分配和成員加入、節(jié)點(diǎn)設(shè)備數(shù) 據(jù)的更新、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備關(guān)聯(lián)表的維護(hù)并根據(jù)網(wǎng)路的狀況自動(dòng)更新。然后協(xié) 調(diào)器應(yīng)用層發(fā)出 NLMENETWORK． FORMATION． request 原語給協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)層 來啟動(dòng)新的網(wǎng)絡(luò)建立。 (2)就緒狀態(tài) (READY)：當(dāng)任務(wù)～旦建立，這個(gè)任務(wù)就處于就緒態(tài)準(zhǔn)備運(yùn)行。 1號(hào)任務(wù)，用來監(jiān)測(cè)安防傳感器 (溫度 )。 圖 串行通信電路 4． 3 本章小結(jié) 本章概述了數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)目的和原理，并以 TMS320F2812 為核心， 詳細(xì)介紹了外圍電路設(shè)計(jì)和輔助通信電路設(shè)計(jì)方案。如圖 4． 4所示。 4 數(shù)據(jù)處理模塊的硬件設(shè)計(jì) 4． 1 數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本數(shù)據(jù)處理模塊采用 TMS320F2812 作為主處理器，這是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功 能強(qiáng)大、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的高速數(shù)據(jù)處理芯片，它具有數(shù)據(jù)采集和處理功能。它使用一個(gè) 8位MCU(8051)，具有 3 6 128KB 可編程閃存和 8KB 的 RAM，還包含了模／數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)、 4 個(gè)定時(shí)器 (Timer)、 AES． 128 安全協(xié)處理器、看門狗定時(shí)器(WatchdogTimer)、 32KHz 晶振的休眠模式定時(shí)器、上電復(fù)位電 (Poweronreset)、掉電檢測(cè)電路 (Brownout detection)以及 21 個(gè)可編程 I／ O引腳， CC2430 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。具體來說就是： 2． 4GHz 上的傳輸速 率為 250kb／ s； 915MHz 上的傳輸速 率為 40kb／ s； 868MHz 上的傳輸速率為 20kb／ s。針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí) 延都非常短。 圖 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 基于以上要求，本設(shè)計(jì)主要分為以下部分： (1)無線傳輸模塊：基于 CC2430 芯片 (包括無線收