【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的局部區(qū)域移動(dòng)目標(biāo)的定位應(yīng)用。值得注意的是，在已經(jīng)發(fā)布的ZIGBEE ，具體協(xié)議由協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，zigbee網(wǎng)絡(luò)有星形，樹形，網(wǎng)狀3種模式，按照網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能劃分可分為終端節(jié)點(diǎn)(ep)、路由器節(jié)點(diǎn)(rp)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(cp)3種[2]。其組織結(jié)構(gòu)如下圖示：zigbee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其中，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)發(fā)起并維護(hù)一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)。路由器節(jié)點(diǎn)支撐網(wǎng)絡(luò)鏈路結(jié)構(gòu)，完成數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。終端節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的感知者和執(zhí)行者，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和可執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)作。這就要求zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需扮演終端感知者、網(wǎng)絡(luò)支持者、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者3種角色。從功能上，zigbee節(jié)點(diǎn)應(yīng)由微控制器模塊、存儲(chǔ)器、無線收發(fā)模塊、電源模塊和其它外設(shè)功能模塊組成。其中，包括dma、usart模塊、定時(shí)器模塊、a/d模塊在內(nèi)的豐富的外設(shè)功能來滿足網(wǎng)絡(luò)對(duì)硬件資源的需求，存儲(chǔ)器模塊完成協(xié)議棧的存儲(chǔ)與執(zhí)行，CPU實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算與處理，MAC定時(shí)器用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)同步，使用AEC技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行加密，無線模塊完成收據(jù)的收發(fā)與信息幀控制。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)機(jī)制Zigbee2006協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議是基于Ad Hoc按需矢量路徑協(xié)議AODV（Ad hoc On demand Distance Vector），支持在環(huán)境中移動(dòng)、連接失敗和包丟失的環(huán)境應(yīng)用。AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)分兩部分：路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)。具體的AODV路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)可以查看AODV協(xié)議原文。路由發(fā)現(xiàn)又分兩部分，一部分是源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的路由發(fā)現(xiàn)，第二部分是中間節(jié)點(diǎn)及目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路由發(fā)現(xiàn)。路由維護(hù)：一旦一個(gè)節(jié)點(diǎn)的下一跳出現(xiàn)故障，一個(gè)鏈接被認(rèn)為是失效的，鏈路上的其他節(jié)點(diǎn)就會(huì)開始鏈路修復(fù)。通常是在一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)這一鏈路后的下一次，開始一個(gè)新的發(fā)現(xiàn)過程。如果重新發(fā)現(xiàn)過程不能啟動(dòng)，或者是由于其他原因失敗了，就會(huì)給這個(gè)數(shù)據(jù)包的發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)RERR，這時(shí)它再重新發(fā)起一個(gè)路徑發(fā)現(xiàn)過程，路徑的建立都是自動(dòng)的。ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由具有自我修復(fù)的功能，如果某一路連接斷掉了，路由功能將為失去連接的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)找到一個(gè)新的路線，這個(gè)也是ZigBee的關(guān)鍵特征之一。當(dāng)一個(gè)路由器收到從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)往另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡(luò)層根據(jù)以下步驟來轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)包：如果目的地是這個(gè)路由的鄰居（包括是其子節(jié)點(diǎn)），這個(gè)包將被直接發(fā)送到目的地；否則，這個(gè)路由器將檢查自己的路由表來找到相應(yīng)的目的地的路由表記錄。如果有一個(gè)動(dòng)態(tài)路由表記錄，這個(gè)包將轉(zhuǎn)發(fā)到路由表記錄的下一跳地址；如果沒有，將執(zhí)行一個(gè)路由發(fā)現(xiàn)過程，過程結(jié)束后這個(gè)包才會(huì)被發(fā)送。本設(shè)計(jì)中創(chuàng)建了數(shù)據(jù)發(fā)送和接收兩個(gè)任務(wù)，：當(dāng)應(yīng)用層程序要發(fā)送數(shù)據(jù)到其他節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，就調(diào)用數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)；數(shù)據(jù)接收任務(wù)功能是處理網(wǎng)絡(luò)層控制信息和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文等。應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層之間的通訊是通過True Time中的信箱創(chuàng)建消息量來實(shí)現(xiàn)的。3傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)4智能家居控制子系統(tǒng)中央控制平臺(tái)總體設(shè)計(jì)隨著家用電器的不斷數(shù)字化與智能化，新的家電產(chǎn)品在為人們提供更加強(qiáng)大的功能的同時(shí)，也面臨著新的挑戰(zhàn)，比如，產(chǎn)品的造價(jià)高，開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)、升級(jí)費(fèi)用昂貴等等。事實(shí)上，單個(gè)家電在不斷增加功能的同時(shí)，也形成了彼此相互隔離的信息孤島，因而造成了資源浪費(fèi)，成為信息家電發(fā)展中的瓶頸。為了解決這一個(gè)問題，人們通過先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將單個(gè)家電通過統(tǒng)一的接口與協(xié)議相互連接，并形成獨(dú)立的功能模塊以協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)資源共享。學(xué)術(shù)界對(duì)智能家居系統(tǒng)的組成沒有定論，綜合各種觀點(diǎn)，一個(gè)完整的智能家居系統(tǒng)除了具有各種功能的信息家電外，還必須包括以下幾個(gè)模塊:(1)信息處理模塊:為了使相互獨(dú)立的信息家電可以實(shí)現(xiàn)信息共享與協(xié)同工作，智能家居系統(tǒng)中必須具有專門的信息處理模塊。它的功能主要是收集家庭中各個(gè)家電的工作狀態(tài)和服務(wù)請(qǐng)求，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并將結(jié)果送入功能驅(qū)動(dòng)模塊?，F(xiàn)階段，無論是基于家庭網(wǎng)關(guān)的智能家居系統(tǒng)還是基于家居服務(wù)器的智能家居系統(tǒng)，多采用了集中式信息處理模塊。由于家庭網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，集中式的信息處理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)都較為簡(jiǎn)單，控制的效率也較高，因而得到了廣泛的應(yīng)用。但是隨著家庭中信息家電的數(shù)量不斷增加，采用分布式的控制方式將具有更高的靈活性，這是未來智能家居系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。(2)通信模塊:如果說信息處理模塊是智能家居系統(tǒng)的大腦，那么通信模塊就是實(shí)現(xiàn)信息傳導(dǎo)的神經(jīng)。根據(jù)家庭組網(wǎng)的特點(diǎn)，通信模塊常利用已有的布線或者采用無線傳輸(如藍(lán)牙、紅外)等。由于不同的信息電器對(duì)傳輸時(shí)的帶寬要求不同，實(shí)際中的通信模塊常采用多種方式混合組網(wǎng)。(3)功能驅(qū)動(dòng)模塊:功能驅(qū)動(dòng)模塊是信息流入、流出各個(gè)信息電器的接口。由于各電器生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品在功能和實(shí)現(xiàn)上都有很大的不同，所以必須通過功能驅(qū)動(dòng)模塊將信息處理模塊的指令翻譯成電器可以執(zhí)行的電平信號(hào)，以及將電器的各種狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成信息處理模塊可以理解的二進(jìn)制信息。(4)外界信息接口模塊:該模塊可以看成是一個(gè)家庭通向外界(如Internet)的網(wǎng)關(guān)。它在家庭內(nèi)部各種電器信息共享的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了基于Internet的資源共享，從而更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了共享的深度和廣度，也將是外來智能家居系統(tǒng)的熱點(diǎn)。由于家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通常不使用TCP/IP協(xié)議，所以外界的信息接口模塊中最基本的功能就是從TCP/IP協(xié)議到各種家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換。根據(jù)上述分析，一個(gè)具有集中式信息處理模塊的智能家居系統(tǒng)的組成可以下圖所示：集中式信息處理模塊的智能家居系統(tǒng)的組成圖 控制平臺(tái)功能與結(jié)構(gòu)智能家居中央控制平臺(tái)以中央控制器為核心，利用ZigBee無線網(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，只有通過提高家電本身的硬件能力和軟件資源來實(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)上仿真出來而且準(zhǔn)確無誤。而且，單片機(jī)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(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。在無線收發(fā)模塊的軟件設(shè)計(jì)中，無線收發(fā)芯片的設(shè)置是尤為重要的一步，果芯片的初始化設(shè)置沒有設(shè)置好，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)無線收發(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