【正文】 再次感謝朱老師教師和同學(xué)，我遇到了技術(shù)困難，需要幫助，給了我無私的幫助和指導(dǎo)，解決了許多困難，因此該系統(tǒng)可以及時(shí)開發(fā)并成功使用，在這里匯聚了眾人的力量。沒有忘記所有的老師對(duì)我的栽培。本設(shè)計(jì)主要是采用的文件形式來存取數(shù)據(jù)，這僅僅適合少量的數(shù)據(jù)傳輸，如果要存取比較多的數(shù)據(jù)的話，最好是去采用嵌入式數(shù)據(jù)庫。所以本設(shè)計(jì)的ZigBee技術(shù)對(duì)智能家居的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究則具有很大價(jià)值和現(xiàn)實(shí)的意義。本系統(tǒng)則主要努力在家居監(jiān)控的系統(tǒng)軟件和硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，依據(jù)一些智能家居的系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)出一種嵌入式的Web的服務(wù)器當(dāng)做其家庭網(wǎng)關(guān)，且利用無線的ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊來實(shí)現(xiàn)組建我們家庭的局域網(wǎng)。其中任何OSAL的任務(wù)最多的可定義了15種任務(wù)事件情況。//釋放的存儲(chǔ)器MSG pkt=(afIning MSG Packet _t*) oral_msg_receive ( my App_Task_ID)。case ZDO STATE CHANGE ://網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)產(chǎn)生變化my App _ Nwk State= ( dev States _ t)( MSG pkt hdr. Status )。case SPI_INCOMING_MSG_CMD://接收到了SPI數(shù)據(jù)事件my App_ SPI_INPUT_ Message ( MSG pkt )。//OS則是發(fā)送過來信息while(MSGpkt){switch(MSGpkt){case AF_INCOMING_MSG_CMD://接收到了ZigBee終端的數(shù)據(jù)事件my App_INCOMEING_ Message ( MSG pkt )。由于協(xié)調(diào)器主要任務(wù)是對(duì)ZigBee的終端進(jìn)行接受與發(fā)送數(shù)據(jù)，因此協(xié)調(diào)器里面應(yīng)該設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)接收處理、發(fā)送處理和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)判斷處理等函數(shù)。在任務(wù)的初始化中函數(shù)功能則是將本任務(wù)所需要的使用資源實(shí)行初始化。osalTaskAdd(ZDApp_Init,ZDApp_event_loop,OSAL_TASK_PRIORITY_LOW)。 if defined (ZMAC_F8W)osalTaskAdd(macTaskInit,macEventLoop,OSAL_TASK_PRORITY_HIGH)。而這個(gè)函數(shù)調(diào)用其osalAddTasks()函數(shù)來進(jìn)行定制項(xiàng)目所需要任務(wù)，本函數(shù)則屬于OS與應(yīng)用層的間接口函數(shù)。而終端設(shè)備大多數(shù)的時(shí)間處在休眠的狀態(tài)，在當(dāng)有其任務(wù)需要進(jìn)行處理的時(shí)，它的從休眠之中進(jìn)行恢復(fù)，對(duì)其任務(wù)實(shí)行處理，然后又進(jìn)入了休眠的狀態(tài)。圖52協(xié)調(diào)器主程序流程圖它的任務(wù)事件主要有：（1）維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這主要?jiǎng)t是真對(duì)終端的節(jié)點(diǎn)離開或加入網(wǎng)絡(luò)而做出一些響應(yīng)的操作；（2）接收了Web的服務(wù)器所傳送過來命令數(shù)據(jù)，且將其命令的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后再由轉(zhuǎn)發(fā)到其目的節(jié)點(diǎn)；（3）接收了終端節(jié)點(diǎn)所發(fā)送來狀態(tài)數(shù)據(jù)且轉(zhuǎn)發(fā)到了Web的服務(wù)器之上。而協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)在本設(shè)計(jì)之中則主要用了向其終端的節(jié)點(diǎn)發(fā)送了控制命令與接收其終端節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)，則將接收到了狀態(tài)數(shù)據(jù)把其全部上傳到Web的服務(wù)器，而后利用了Internet可傳送到了遠(yuǎn)程用戶端。當(dāng)激活掃描之中，假如沒有發(fā)現(xiàn)其適合信道，于是則終止其網(wǎng)絡(luò)的建立；假如找到了適合信道，則報(bào)告給其網(wǎng)絡(luò)層，而網(wǎng)絡(luò)層則會(huì)在合適信道之中選擇其中一個(gè)信道，且隨機(jī)的選擇一種PAN(Personal Area Network)號(hào)碼分配給了這種新建網(wǎng)絡(luò)。因此假如不是其協(xié)調(diào)器，所網(wǎng)絡(luò)建立則將被終止；假如是，便于可實(shí)行下一個(gè)能量的掃描。協(xié)調(diào)器對(duì)其應(yīng)用層的開發(fā)則主要為接收與發(fā)送信息、分配地址、發(fā)起網(wǎng)絡(luò)和實(shí)現(xiàn)綁定等事件。在系統(tǒng)上電之后，要先對(duì)各個(gè)各層所實(shí)行初始化，而后該系統(tǒng)則進(jìn)入了低功耗的模式，在當(dāng)事件產(chǎn)生之時(shí)，喚醒了系統(tǒng)且對(duì)本事件所進(jìn)行了處理，在處理結(jié)束之后則可進(jìn)入了低功耗的模式。OSAL是基于任務(wù)調(diào)度機(jī)制的，而它是利用對(duì)其任務(wù)事件來觸發(fā)實(shí)現(xiàn)了對(duì)其任務(wù)調(diào)度。TI公司的ZStack的協(xié)議軟件完全符合ZigBee 2006的規(guī)范需要，ZStack則是TI公司所編ZigBee協(xié)議具體的實(shí)現(xiàn)，它是則由ZigBee的聯(lián)盟所鑒定的符合ZigBee的協(xié)議平臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)控制命令能準(zhǔn)確到達(dá)被控對(duì)象，在Web服務(wù)器和家庭電設(shè)備之間要建立簡單的通信協(xié)議。家電設(shè)備是家電監(jiān)控系統(tǒng)之中十分重要組成部分。接口程序、交互程序都將包括了對(duì)其數(shù)據(jù)文件操作，其中數(shù)據(jù)文件之中保存則是家電設(shè)備狀態(tài)參數(shù)與命令。而客戶端則為一般的通用PC。 圖46 CC2430無線模塊電路圖本章將設(shè)計(jì)并建立本課題的整個(gè)軟件系統(tǒng)，該家電的控系統(tǒng)利用ZigBee一些技術(shù)把嵌入式Web服務(wù)器和家電設(shè)備相連接，可使得一些用戶方便的利用客戶端瀏覽器從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)其家電設(shè)備控制與監(jiān)測(cè)。其內(nèi)部包含了集成8個(gè)通道，8到14位的ADC和兩種可編程的UART等。本設(shè)計(jì)所選用的CC2430主要的優(yōu)點(diǎn):比較小的尺寸，所占用的空間小，僅僅有7x7毫米，所以它所需要的外接元件很少；而內(nèi)部則包含了一個(gè)高性能、低功耗的增強(qiáng)型工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8位8051微控制器的內(nèi)核。包括ZigBee的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)模塊利用SPI的總線和家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。反響門74HC14可以起到延時(shí)作用，保證能有充足的復(fù)位時(shí)間。圖44晶振電路微控制器有時(shí)也會(huì)有不正常工作的時(shí)候，因?yàn)樗膬?nèi)部的狀態(tài)不能得到確定，所以為了避免上述問題，所有微控制器基本上都有一個(gè)復(fù)位電路。在XTIpll和XTOpll之間連接主晶振，可以選擇12MHz的晶振。由于S3C2410系統(tǒng)的TTL電路所定義的高低電平信號(hào)與RS232標(biāo)準(zhǔn)所定義的正好相反，兩者間要實(shí)行通信則必須要將他們信號(hào)的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。SDRAM的低位和高位的CLK端則分別對(duì)應(yīng)連接到了S3C2410的SCLK2和SCLK1端；另外的BA0和BA1接S3C2410地址的總線ADDR24和ADDR25；其芯片的A0腳并沒有接在處理器的ADDR0地址線上，這是因?yàn)樵谔幚砥鞯拇鎯?chǔ)空間中，字節(jié)是表示存儲(chǔ)容量的唯一單位，而當(dāng)SDRAM為32位的時(shí)候，它的每一個(gè)存儲(chǔ)單元都包含4字節(jié)。 圖42 S3C2410與Flash的連接電路 SDRAM設(shè)計(jì)在嵌入式的操作系統(tǒng)啟動(dòng)之后，SDRAM能把它的操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)的內(nèi)核、一些數(shù)據(jù)與用戶堆棧等都存到它的內(nèi)存中。NAND的結(jié)構(gòu)就能提供了比較高密度單元，而且擦除與寫入得速度明顯比較NOR快。目前為止已經(jīng)慢慢取代了它的半導(dǎo)體的存儲(chǔ)元件，成為了嵌入式的系統(tǒng)之中主要的程序與數(shù)據(jù)的載體。用電池供電保證系統(tǒng)的掉電后保持實(shí)時(shí)時(shí)鐘。當(dāng)SDRAM出現(xiàn)掉電時(shí)支持自動(dòng)刷新。加在一起共8種存儲(chǔ)器的BANK。（2）系統(tǒng)管理。 內(nèi)置PLL的芯片。 56個(gè)中斷源。 3種通用異步的串行端口，2個(gè)通道的SPI 一個(gè)多主I2C總線，一個(gè)I2S總線的控制器。外部電壓I/，16KB的數(shù)據(jù)cache，16KB的指令cache，MMU（存儲(chǔ)管理單元）。在綜合了成本、功耗、性能等多方面的優(yōu)勢(shì)，我們最終選擇了韓國三星（Samsung）公司推出的32位微處理器S3C2410。家庭的局域網(wǎng)內(nèi)部設(shè)計(jì)采用的是ZigBee技術(shù)，所以硬件的部分工作自然而然地設(shè)計(jì)的是無線收發(fā)信息，而且采用的則是先進(jìn)的CC2430為芯片的無線的單片機(jī)。  第4章 智能家居系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本章主要的目的是介紹一下系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)原理，系統(tǒng)主要用到ARM的微處理器（S3C2410），下面給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理圖與一些電路圖。ZigBee家庭的網(wǎng)絡(luò)連接子系統(tǒng)如圖32所示: 圖32 ZigBee的家庭網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)示意圖一些用戶可以在遠(yuǎn)程的PC機(jī)上監(jiān)控家庭網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)里面的各個(gè)設(shè)備，但是除了上面所說的條件外還不夠，還要借助于對(duì)應(yīng)的軟件來實(shí)現(xiàn)，即為監(jiān)控子系統(tǒng)?，F(xiàn)在逐個(gè)分析他們的主要功能和作用。因此，為了避免此類事件發(fā)生，本設(shè)計(jì)中的網(wǎng)關(guān)采用的是本地PC機(jī)與控制的中心共同構(gòu)成的。（3）用計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)組成外部的網(wǎng)絡(luò)，聯(lián)網(wǎng)PC機(jī)和智能手機(jī)作為遠(yuǎn)程的終端工 具。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)組成了遠(yuǎn)程控制設(shè)備。所以在智能家居中還是采取了星狀拓?fù)浼軜?gòu)最適宜，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)成本又低，而且比較容易去實(shí)現(xiàn)，還不涉及相關(guān)路由尋址等功能。從而延長了電池的使用時(shí)間。所謂的智能家居系統(tǒng)，是指只有完整地安裝了所有家居必備的系統(tǒng)，并且至少選裝了一種及以上的可選系統(tǒng)的家居系統(tǒng)才能稱為智能家居。在這點(diǎn)上還是比星型簡便的。如圖21所示。MAC幀結(jié)構(gòu)的子層通過兩個(gè)服務(wù)接入點(diǎn)為高層提供兩種服務(wù)：分別是MAC的數(shù)據(jù)服務(wù)通過通用接口子層接入和MAC管理服務(wù)通過管理實(shí)體接入。 、科學(xué)、醫(yī)學(xué)（ISM）頻帶上，它在世界各個(gè)地方都可以得到，但是次頻帶在信號(hào)上會(huì)互相干擾，不能共存。 ZigBee的應(yīng)用層主要包括安全屬性設(shè)置和多個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的匯聚、設(shè)備發(fā)現(xiàn)、業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)等功能。應(yīng)用層還包括了應(yīng)用支持子層，應(yīng)用框架，ZigBee的設(shè)備對(duì)象以及用戶定義的眾多應(yīng)用對(duì)象。其使用工業(yè)科學(xué)醫(yī)療頻段，915MHZ（美國），（全球），868MHZ（歐洲）。相比較而言，藍(lán)牙則需要3~10s，WiFi則需要3s。其傳輸范圍一般在10~100m間，在增加了發(fā)射功率之后，也可以增加到1~3km。它的每一塊芯片價(jià)格在2美元左右。在低耗電待機(jī)模式狀態(tài)下，2節(jié)5號(hào)的干電池就可以支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作長達(dá)24個(gè)月，甚至更長時(shí)間。ZigBee技術(shù)：是一種新型的技術(shù)，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)低能耗，低成本短距離的雙喜雙向通信。超寬帶技術(shù)最初是用來雷達(dá)開發(fā)的，認(rèn)為它屬于一種無載波通信技術(shù)。不過IrDA技術(shù)對(duì)于方向性的要求很高，它的核心部件（紅外線LED）的使用壽命也是十分有限的。WiFi技術(shù)最主要的優(yōu)勢(shì)在于它不需要現(xiàn)場(chǎng)布線，可以不受到布線條件所帶來的缺點(diǎn)。 WiFi技術(shù)（Wireless Fidelity）：。在1998年的時(shí)候，該藍(lán)牙技術(shù)的協(xié)議則由多家的公司最后達(dá)成共識(shí)。所以嵌入式系統(tǒng)還是有比較長的生命周期的。嵌入式系統(tǒng)一般在軟件方面沒有什么明顯的區(qū)分，不需要對(duì)它的設(shè)計(jì)太過于復(fù)雜，從而還減少了成本。（2）專用性強(qiáng)。 嵌入式系統(tǒng)在開發(fā)和設(shè)計(jì)方面都得根據(jù)具體的應(yīng)用任務(wù)的，雖然說不同的應(yīng)用所對(duì)應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)差距很大，但它的基本要素都是一樣的，由于現(xiàn)在的人們對(duì)產(chǎn)品成本、功耗、可靠性等要求逐漸提高，嵌入式系統(tǒng)慢慢的通過計(jì)算機(jī)走進(jìn)了人們的視線，被人熟知。作為物聯(lián)網(wǎng)重要技術(shù)組成的嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)的視角有助于深刻地、全面地理解物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)。 第2章 嵌入式及ZigBee技術(shù) 嵌入式系統(tǒng)是為一種特定的應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，又稱之為“嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。主要完成了智能家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)立，設(shè)計(jì)智能家居的無線傳輸模塊，選擇數(shù)據(jù)在采集端端無線收發(fā)芯片及其外圍所需電路的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)ZigBee節(jié)點(diǎn)、ZigBee終端采集節(jié)點(diǎn)和其相應(yīng)的接口電路的硬件電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)和介紹。通過和其他短距離通信方式對(duì)比詳細(xì)的介紹了ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)以及ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)和原理，簡單介紹了ZigBee應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)所在。所以，有很多類似的有線通信系統(tǒng)都可以用本課題所研究的模式所替代，而且系統(tǒng)還可以應(yīng)用到更廣的范圍內(nèi)。具有智能家居目前更優(yōu)越的切削復(fù)雜的配置系統(tǒng)。這個(gè)聯(lián)盟主要是來解決一些家電怎么連接到家庭網(wǎng)絡(luò)中的問題?，F(xiàn)在有許多廠家為了在市場(chǎng)上搶得先機(jī)，都推出了自己的家庭網(wǎng)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。智能家居網(wǎng)關(guān)是智能家居的終端部件作為智能家居內(nèi)外連接通信的“大腦”，它主要是負(fù)責(zé)公網(wǎng)和家庭內(nèi)部之間的交互，能很好的實(shí)現(xiàn)外部網(wǎng)絡(luò)和家庭內(nèi)部網(wǎng)信息的互相交換。但是很少有人需要帶有電子郵件功能的冰箱，熱水器等。國家建筑部提出了要求：到2010年，各大小城市要60%的住宅都能實(shí)現(xiàn)家庭智能化。據(jù)悉，國家將投資15億來大力的鼓勵(lì)該項(xiàng)目的實(shí)施。