【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)連接各種家電以及接收各種傳感器信號(hào)。利用以太網(wǎng)接口接入廣域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)用戶遠(yuǎn)程控制。對(duì)于大多數(shù)家電而言，其本身的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力都非常有限，依照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，只有通過(guò)提高家電本身的硬件能力和軟件資源來(lái)實(shí)現(xiàn)家電的各種網(wǎng)絡(luò)功能。這樣必然要提高家電的成本，這對(duì)家電的發(fā)展和普及是相對(duì)不利的?；谝陨显?，本設(shè)計(jì)利用宿主機(jī)代理網(wǎng)絡(luò)家電加入家庭網(wǎng)絡(luò)，并代理實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)功能，從而實(shí)現(xiàn)白色家電的網(wǎng)絡(luò)化。中央控制平臺(tái)的基本架構(gòu)如下圖所示：中央控制平臺(tái)的基本架構(gòu)圖它包含如下的組件:(l)用戶室內(nèi)無(wú)線家庭網(wǎng)絡(luò)部分，這部分由ZigBee模塊組成，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)家電宿主機(jī)和控制平臺(tái)的無(wú)線通信。 (2)中央控制平臺(tái)與Iniemet通信部分，這部分由中央控制器上的網(wǎng)絡(luò)芯片和嵌入式Linux操作系統(tǒng)所提供的TCP/IP協(xié)議棧以及嵌入式web服務(wù)器組成，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)家電設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和控制。(3)中央控制平臺(tái)上的家居控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了集中控制家庭中的家電設(shè)備。(4)網(wǎng)絡(luò)家電宿主機(jī)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)家庭中家電設(shè)備的代理，家庭設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)家電宿主機(jī)加入到家庭網(wǎng)絡(luò)中。在現(xiàn)今的市場(chǎng)上，單片機(jī)的生產(chǎn)廠商很多，單片機(jī)的類型也很多。作為主控模塊的控制器，在這眾多的單片機(jī)類型中選擇一款合適的型號(hào)是很重要的事情。目前市場(chǎng)上的單片機(jī)有::80XX系列是INTEL公司最早推出且生產(chǎn)量最大的一個(gè)系列，其他公司，如PHILIPS和SIEMENS也提供這類產(chǎn)品。:PIC是外部接口控制器(peripheral Interface Control)的簡(jiǎn)稱，是Aiizona Mirerochip Technology公司的單片機(jī)產(chǎn)品。:68HC11系列是Motorola公司生產(chǎn)的最受歡迎的單片機(jī)系列產(chǎn)品。:MSP43O系列是TI公司推出的一種超低功耗的單片機(jī)。:ARM系列是ARM公司推出的一種32位微處理器。在本系統(tǒng)中，對(duì)于單片機(jī)的選型應(yīng)該遵循的原則或要求是:(1)選擇的單片機(jī)必須有較好的穩(wěn)定性:(2)選擇的單片機(jī)必須具有豐富的片上外圍設(shè)備，這樣可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，也可以使得電路的調(diào)試更加容易。(3)選擇的單片機(jī)要有方便的調(diào)試功能，單片機(jī)廠商要提供免費(fèi)的調(diào)試軟件，使單片機(jī)程序大部分能夠在PC機(jī)上仿真出來(lái)而且準(zhǔn)確無(wú)誤。而且，單片機(jī)語(yǔ)言要多樣化，既可以使用匯編也可以使用c語(yǔ)言。 (4)選擇的單片一機(jī)功耗要低，由于設(shè)計(jì)的通用智能終端長(zhǎng)期在現(xiàn)場(chǎng)!一作，為了避免頻繁更換和節(jié)約資源，要選擇功耗較低的處理器。美國(guó)德州儀器公司(TI)MSP430生產(chǎn)的系列單片機(jī)能很好地滿足上述要求，其中尤以MSP430F449單片機(jī)最為適合。其主要特點(diǎn)和功能有：(l)工作電壓低()，電流小(280uA/lMHz活動(dòng)模式)，5種低功耗模式。(2)有豐富的中斷源可任意嵌套，用中斷請(qǐng)求將系統(tǒng)從被用狀態(tài)喚醒僅需6us。(3)片內(nèi)看門狗及上電復(fù)位電路，多種時(shí)鐘源(xTAL1，xrrAL2或內(nèi)部DOC，F(xiàn)LL+)可供選擇。(4)I/O口多，有雙向并行I/O口P1和P2(有終端功能)及P3P6口，多數(shù)有復(fù)用功能。(5)有兩個(gè)16位定時(shí)器AB，均各帶3個(gè)比較捕獲模塊，每個(gè)模塊可獨(dú)立編程，用于產(chǎn)生定時(shí)脈沖，捕獲外部事件。(6)片內(nèi)集成液晶驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)能力可達(dá)160段。(7)通用通信模塊UART0和UART1，軟件可選同步/異步方式。(8)具有自動(dòng)循環(huán)采集功能8通道12位ADC12，自帶采樣保持器和可選電壓基準(zhǔn)，可自動(dòng)掃描。(9)JTAG接口或片內(nèi)BOOT ROM使程序下載調(diào)試極其方便，程序代碼由安全熔絲保護(hù)。(10)不須加裝存貯器，時(shí)序發(fā)生器，提供編程及擦除電壓的電壓發(fā)生器及Flash存貯器本身，其中主Flash分為每段512字節(jié)的段0~63，信息Flash分為每段128字節(jié)的段A、B。在無(wú)線收發(fā)模塊的軟件設(shè)計(jì)中，無(wú)線收發(fā)芯片的設(shè)置是尤為重要的一步，果芯片的初始化設(shè)置沒(méi)有設(shè)置好，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)無(wú)線收發(fā)模塊停止工作。初始化設(shè)置包括射頻輸出頻率的設(shè)置，調(diào)制方式的設(shè)置，控制寄存器的設(shè)置，通訊協(xié)議的設(shè)置等等。輸出頻率和調(diào)制方式是初始化設(shè)置的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)首先要確定系統(tǒng)使用的頻率和調(diào)制方式。進(jìn)而要對(duì)通訊協(xié)議以及芯片的控制寄存器進(jìn)行設(shè)置。通訊協(xié)議的設(shè)置就是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一收發(fā)規(guī)則，要以同一種格式收和發(fā)，即數(shù)據(jù)以什么方式傳送，傳送幾位數(shù)據(jù)，有無(wú)起始位和停止位，怎么檢查傳送是否正確等等。最后一步就是對(duì)控制寄存器的設(shè)置，將命令寫(xiě)入芯片，使芯片按照系統(tǒng)的要求工作。芯片初始化設(shè)置軟件smart studio:smart studio是Chip公司推出的專門為方便設(shè)置其公司生產(chǎn)的無(wú)線收發(fā)芯片的軟件，這個(gè)軟件將會(huì)幫助用戶設(shè)置無(wú)線收發(fā)芯片中的一些參數(shù)，并使它他們的配置達(dá)到最優(yōu)。smart studio可以幫助用戶設(shè)置參數(shù)包括接收/發(fā)送模式。傳輸率和數(shù)據(jù)格式。射頻輸出功率。頻率合成主要參數(shù):射頻輸出頻率，F(xiàn)SK分頻，晶振參考頻率。頻率合成鎖定指示模式等。芯片選擇界面如下圖所示：界面中的選項(xiàng)卡如下圖所示：。5 智能家居控制子系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)智能家庭控制系統(tǒng)是以HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、公共電話網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺(tái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)總線為應(yīng)用操作平臺(tái)，構(gòu)成一個(gè)完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。 　　智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過(guò)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個(gè)由家庭到小區(qū)乃至整個(gè)城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，以此來(lái)提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。 　　系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無(wú)線收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要部分組成。 硬件設(shè)計(jì)基于ARM9開(kāi)發(fā)平臺(tái)的上述優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)選用基于ARM920T內(nèi)核的32位嵌入式微處理器S3C2410作為中央控制器的處理器。中央控制器以S3C2410為核心根據(jù)需求設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，人機(jī)接口系統(tǒng)等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體硬件圖如下：系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體硬件圖(l)存儲(chǔ)系統(tǒng)選用SAMSUNG公司的具有64MB容量的K9F1208作為系統(tǒng)外部的NANDFLASH存儲(chǔ)器。K9F1208是市面上一款嵌入式系統(tǒng)中常用的存儲(chǔ)器，用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數(shù)據(jù)等。選用容量為犯MB的Samsung公司的HY57v561620BTH芯片2片作為系統(tǒng)外部的SDRAM，用作程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)，64M內(nèi)存空間滿足系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì)內(nèi)存的需求。考慮到中央控制器的現(xiàn)有和將來(lái)的需要，系統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)具有作為內(nèi)存使用的64MB的SDRAM和作為外存使用的64MB的NAND Flash。在S3C2410體系結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間分為8個(gè)BANK，每個(gè)BANK的大小均為128MB，總共為IGB存儲(chǔ)空間，采用NGCS[0:7]8個(gè)通用片選信號(hào)引腳選擇8個(gè)BANK區(qū)域。BANK0到BANK5的開(kāi)始地址是固定的，用于ROM或SRAM；BANK6和BANK7用于ROM、SRAM或SDRAM，BANK6的起始地址也為固定的，BANK7的起始地址是BANK6的結(jié)束地址，其起始地址和大小可通過(guò)編程改變。 所有內(nèi)存塊的訪問(wèn)周期都可編程，外部等待擴(kuò)展了訪問(wèn)周期；除了BANK0，所有的存儲(chǔ)段都可以通過(guò)程序控制存取的位數(shù)8/16/32；支持SDRAM的自動(dòng)刷新和電源掉電模式等。S3C2410芯片內(nèi)集成外部總線接口支持SRAM、SDRAM、Flash等存儲(chǔ)器，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。根據(jù)芯片上述要求，作為內(nèi)存的SDRAM地址空間使用BANK6地址空間。作為外存的NANDFLASH占用BANK0空間。Flash存儲(chǔ)器S3C24l0內(nèi)部集成了NAND閃存控制器，為了支持NAND加載啟動(dòng)代碼S3C24l0提供一個(gè)內(nèi)部SRAM緩存區(qū)steppingstone，稱為“步堆”。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，NANDFLASH中的前4KB的代碼被自動(dòng)載到steppingstone中，被ARM執(zhí)行。設(shè)置S3C24l0的OM匯l:o}引腳為00時(shí)，CPU從NAND Flash啟動(dòng)。用戶啟動(dòng)前將引導(dǎo)加載程序Boot Loader代碼和操作系統(tǒng)的鏡像存儲(chǔ)在外部的NAND Flash中，處理器上電復(fù)位時(shí)，通過(guò)處理器內(nèi)部的NAND控制器將Boot Loader代碼自動(dòng)加載到steppingstone的4KB空間中，此時(shí)Steppingstone定位于起始地址0x0運(yùn)行，Boot Loader程序開(kāi)始執(zhí)行，將操作系統(tǒng)的鏡像加載至外部?jī)?nèi)存SDRAM中，然后操作系統(tǒng)便能夠在