【文章內容簡介】 ZigBee無線網(wǎng)絡構建家庭網(wǎng)絡連接各種家電以及接收各種傳感器信號。利用以太網(wǎng)接口接入廣域網(wǎng)，實現(xiàn)用戶遠程控制。對于大多數(shù)家電而言，其本身的計算能力和存儲能力都非常有限，依照傳統(tǒng)的設計觀念，只有通過提高家電本身的硬件能力和軟件資源來實現(xiàn)家電的各種網(wǎng)絡功能。這樣必然要提高家電的成本，這對家電的發(fā)展和普及是相對不利的?；谝陨显颍驹O計利用宿主機代理網(wǎng)絡家電加入家庭網(wǎng)絡，并代理實現(xiàn)其網(wǎng)絡功能，從而實現(xiàn)白色家電的網(wǎng)絡化。中央控制平臺的基本架構如下圖所示：中央控制平臺的基本架構圖它包含如下的組件:(l)用戶室內無線家庭網(wǎng)絡部分，這部分由ZigBee模塊組成，實現(xiàn)了網(wǎng)絡家電宿主機和控制平臺的無線通信。 (2)中央控制平臺與Iniemet通信部分，這部分由中央控制器上的網(wǎng)絡芯片和嵌入式Linux操作系統(tǒng)所提供的TCP/IP協(xié)議棧以及嵌入式web服務器組成，實現(xiàn)用戶對家電設備的遠程訪問和控制。(3)中央控制平臺上的家居控制系統(tǒng)實現(xiàn)了集中控制家庭中的家電設備。(4)網(wǎng)絡家電宿主機上實現(xiàn)了對家庭中家電設備的代理，家庭設備通過網(wǎng)絡家電宿主機加入到家庭網(wǎng)絡中。在現(xiàn)今的市場上，單片機的生產廠商很多，單片機的類型也很多。作為主控模塊的控制器，在這眾多的單片機類型中選擇一款合適的型號是很重要的事情。目前市場上的單片機有::80XX系列是INTEL公司最早推出且生產量最大的一個系列，其他公司，如PHILIPS和SIEMENS也提供這類產品。:PIC是外部接口控制器(peripheral Interface Control)的簡稱，是Aiizona Mirerochip Technology公司的單片機產品。:68HC11系列是Motorola公司生產的最受歡迎的單片機系列產品。:MSP43O系列是TI公司推出的一種超低功耗的單片機。:ARM系列是ARM公司推出的一種32位微處理器。在本系統(tǒng)中，對于單片機的選型應該遵循的原則或要求是:(1)選擇的單片機必須有較好的穩(wěn)定性:(2)選擇的單片機必須具有豐富的片上外圍設備，這樣可以簡化電路設計，也可以使得電路的調試更加容易。(3)選擇的單片機要有方便的調試功能，單片機廠商要提供免費的調試軟件，使單片機程序大部分能夠在PC機上仿真出來而且準確無誤。而且，單片機語言要多樣化，既可以使用匯編也可以使用c語言。 (4)選擇的單片一機功耗要低，由于設計的通用智能終端長期在現(xiàn)場!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。美國德州儀器公司(TI)MSP430生產的系列單片機能很好地滿足上述要求，其中尤以MSP430F449單片機最為適合。其主要特點和功能有：(l)工作電壓低()，電流小(280uA/lMHz活動模式)，5種低功耗模式。(2)有豐富的中斷源可任意嵌套，用中斷請求將系統(tǒng)從被用狀態(tài)喚醒僅需6us。(3)片內看門狗及上電復位電路，多種時鐘源(xTAL1，xrrAL2或內部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)有復用功能。(5)有兩個16位定時器AB，均各帶3個比較捕獲模塊，每個模塊可獨立編程，用于產生定時脈沖，捕獲外部事件。(6)片內集成液晶驅動器，驅動能力可達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，可自動掃描。(9)JTAG接口或片內BOOT ROM使程序下載調試極其方便，程序代碼由安全熔絲保護。(10)不須加裝存貯器，時序發(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。在無線收發(fā)模塊的軟件設計中，無線收發(fā)芯片的設置是尤為重要的一步，果芯片的初始化設置沒有設置好，將會導致整個無線收發(fā)模塊停止工作。初始化設置包括射頻輸出頻率的設置，調制方式的設置，控制寄存器的設置，通訊協(xié)議的設置等等。輸出頻率和調制方式是初始化設置的基礎，設計一個系統(tǒng)首先要確定系統(tǒng)使用的頻率和調制方式。進而要對通訊協(xié)議以及芯片的控制寄存器進行設置。通訊協(xié)議的設置就是兩個節(jié)點統(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。最后一步就是對控制寄存器的設置，將命令寫入芯片，使芯片按照系統(tǒng)的要求工作。芯片初始化設置軟件smart studio:smart studio是Chip公司推出的專門為方便設置其公司生產的無線收發(fā)芯片的軟件，這個軟件將會幫助用戶設置無線收發(fā)芯片中的一些參數(shù)，并使它他們的配置達到最優(yōu)。smart studio可以幫助用戶設置參數(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：界面中的選項卡如下圖所示：。5 智能家居控制子系統(tǒng)詳細設計智能家庭控制系統(tǒng)是以HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、公共電話網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡為物理平臺，計算機網(wǎng)絡技術為技術平臺，現(xiàn)場總線為應用操作平臺，構成一個完整的集家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。 　　智能家居控制系統(tǒng)的總體目標是通過采用計算機技術、網(wǎng)絡技術、控制技術和集成技術建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術的含量和居民居住環(huán)境水平。 　　系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調制解調器頭端設備CMTS、交換機、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等主要部分組成。 硬件設計基于ARM9開發(fā)平臺的上述優(yōu)點，本系統(tǒng)選用基于ARM920T內核的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)需求設計了存儲系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，人機接口系統(tǒng)等。系統(tǒng)設計整體硬件圖如下：系統(tǒng)設計整體硬件圖(l)存儲系統(tǒng)選用SAMSUNG公司的具有64MB容量的K9F1208作為系統(tǒng)外部的NANDFLASH存儲器。K9F1208是市面上一款嵌入式系統(tǒng)中常用的存儲器，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，用作程序的運行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)，64M內存空間滿足系統(tǒng)運行時對內存的需求。考慮到中央控制器的現(xiàn)有和將來的需要，系統(tǒng)的存儲系統(tǒng)具有作為內存使用的64MB的SDRAM和作為外存使用的64MB的NAND Flash。在S3C2410體系結構中，存儲系統(tǒng)的存儲空間分為8個BANK，每個BANK的大小均為128MB，總共為IGB存儲空間，采用NGCS[0:7]8個通用片選信號引腳選擇8個BANK區(qū)域。BANK0到BANK5的開始地址是固定的，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的結束地址，其起始地址和大小可通過編程改變。 所有內存塊的訪問周期都可編程，外部等待擴展了訪問周期；除了BANK0，所有的存儲段都可以通過程序控制存取的位數(shù)8/16/32；支持SDRAM的自動刷新和電源掉電模式等。S3C2410芯片內集成外部總線接口支持SRAM、SDRAM、Flash等存儲器，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存儲器S3C24l0內部集成了NAND閃存控制器，為了支持NAND加載啟動代碼S3C24l0提供一個內部SRAM緩存區(qū)steppingstone，稱為“步堆”。系統(tǒng)啟動時，NANDFLASH中的前4KB的代碼被自動載到steppingstone中，被ARM執(zhí)行。設置S3C24l0的OM匯l:o}引腳為00時，CPU從NAND Flash啟動。用戶啟動前將引導加載程序Boot Loader代碼和操作系統(tǒng)的鏡像存儲在外部的NAND Flash中，處理器上電復位時，通過處理器內部的NAND控制器將Boot Loader代碼自動加載到steppingstone的4KB空間中，此時Steppingstone定位于起始地址0x0運行，Boot Loader程序開始執(zhí)行，將操作系統(tǒng)的鏡像加載至外部內存SDRAM中，然后操作系統(tǒng)便能夠在