【正文】 由于本人知識水平有限，設(shè)計(jì)中難免有錯誤和不完善之處，謹(jǐn)請各位評閱老師提出批評和指正。朱老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的知識，使我受益很多。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲，大學(xué)四年就一這篇論文結(jié)尾了，在這一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，看了很多的參考資料，問了許多比較懂的人，得到了很多的幫助，真正做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合。 致謝 在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束之際，我學(xué)到了能讓我受益匪淺的東西。在一些Zigbee的無線網(wǎng)絡(luò)之中，鑒于本設(shè)計(jì)僅僅只使用兩個(gè)無線終端與一種協(xié)調(diào)器。雖然本設(shè)計(jì)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了對家電系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，但其仍然存在許多不足的地方：雖然本設(shè)計(jì)有用戶的認(rèn)證機(jī)制，但是一旦本系統(tǒng)接入了Internet，就會招到來自外界的不明攻擊和威脅，這就是我們需要改善的地方。本設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)在嵌入式的系統(tǒng)和無線電傳感器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)合于一體，進(jìn)一步構(gòu)建了一個(gè)相對完整無線家居的控制網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。現(xiàn)代3C技術(shù)（計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、自動化控制技術(shù)、現(xiàn)代的無線通信的技術(shù)）的發(fā)展，可以讓人們可利用空中的無線接口實(shí)現(xiàn)了傳輸節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)的互相利用，這能夠極大的方便人們各種各樣的活動，從而進(jìn)一步完善和豐富人們生活方式。而網(wǎng)關(guān)可實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)與ZigBee的家庭的局域網(wǎng)間可以雙向的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，從而實(shí)現(xiàn)了其信息的家電網(wǎng)絡(luò)化，用戶可以通過Internet監(jiān)控家電。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能家居的遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)就是它的產(chǎn)物。當(dāng)然，也可把每一個(gè)所執(zhí)行的函數(shù)都可以放在不同任務(wù)之中進(jìn)行處理。}在其上面的任務(wù)處理的函數(shù)之中，本設(shè)計(jì)是讓有關(guān)的數(shù)據(jù)接收與發(fā)送具體函數(shù)則都放在其里面了，然后依據(jù)事件的標(biāo)識，不相同的調(diào)用了不同所執(zhí)行的函數(shù)。} return ( event^SYS_ EVENT_MSG)。}osal_ msg _ deallo cate (( uint8* ) MSG pkt )。//獲取了網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)if (( my App _ Nwk State ==DEV – ZB _ COORD )//判斷了網(wǎng)絡(luò)類型||(my App _ Nwk State==DEV_ ROUTER )||( my APP _ Nwk State ==DEV_END_ DEVICE )){…}else{/*設(shè)備則不屬這個(gè)網(wǎng)絡(luò)*/}break。//對應(yīng)處理的函數(shù)break。//所對應(yīng)處理的函數(shù)break 。//所對應(yīng)處理的函數(shù)break。//所對應(yīng)處理的函數(shù)break。SYS_EVENT_MSG){MSGpkt=(afIningMSGPacket_t*)oral_msg_receive(myeApp_Task_ID)。在本程序之中，其協(xié)調(diào)器處理函數(shù)的主要源碼為：uintl6 mySampleApp_ProcessEvent(uint8 task_id,uintl6 events){afIningMSGPacket_t*MSGpkt。當(dāng)一個(gè)任務(wù)發(fā)生后，它的任務(wù)處理的函數(shù)則要對這個(gè)任務(wù)實(shí)行處理。在其每一種任務(wù)初始化的函數(shù)之中，我們所必須完成的功能就是要得到這次任務(wù)的ID號碼。則是添加了有關(guān)的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送具體函數(shù)，它的里面參數(shù)意義則為：myApp_Init：任務(wù)的初始化函數(shù)；SAPI ProcessEvent：對應(yīng)其任務(wù)事件處理的函數(shù)；OSAL_TASK_PRIORITY_LOW：本任務(wù)優(yōu)先級。osalTaskAdd(myApp_Init,myeApp_ProcessEvent,OSAL_TASK_PRIORITY_LOW)。osalTaskAdd(APS_Init,APS_event_loop,OSAL_TASK_PRIORITY_LOW)。 endifif defined(MT_TASK)osalTaskAdd(MT_askInit,MT_ProcessEvent,OSAL_TASK_PRIORITY_LOW)。本設(shè)計(jì)以協(xié)調(diào)器任務(wù)的初始化osalAddTasks()函數(shù)為例子，代碼則如下：void osal Add Tasks(void){osal TaskAdd(Ha1_Init,Hal_ProcessEvent,OSAL_TASK_PRIORITY_LOW)。一般來說，本項(xiàng)目的建立必須依據(jù)系統(tǒng)需要，修改該函數(shù)或者自己編寫，且將該函數(shù)放在應(yīng)用層里面。而在協(xié)議棧之中，就有osal_init_system(void)的函數(shù)，它主要負(fù)責(zé)的是初始化OSAL系統(tǒng)，同時(shí)還添加了任務(wù)到OSAL的任務(wù)表之中。下面是終端設(shè)備主程序的流程圖如下圖53所示。包括則是對協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送家電運(yùn)行狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中ZigBee的終端設(shè)備則主要是其接收了協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)來命令。其協(xié)調(diào)器的主程序流程圖如圖52所示。如果許多個(gè)設(shè)備的節(jié)點(diǎn)都對協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)發(fā)送了請求，而其協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)從來不及其響應(yīng)則會處理丟掉了許多請求，在發(fā)現(xiàn)自己請求沒有得到了響應(yīng)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的過幾秒鐘之后會相應(yīng)再次發(fā)出了請求，則直到得到了其協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)響應(yīng)。在當(dāng)接收到了其它的節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)請求之時(shí)，協(xié)調(diào)器則給予這種節(jié)點(diǎn)所分配一種網(wǎng)絡(luò)的地址。而PAN號則是一種16位地址，且是唯一，包括了網(wǎng)絡(luò)層會隨機(jī)的分配一種16位網(wǎng)絡(luò)地址。而激活掃描則是對其能量發(fā)現(xiàn)的掃描之中發(fā)現(xiàn)了信道所進(jìn)行掃描，其目的則是檢測本信道能否已經(jīng)被激活了，在只有被其激活時(shí)，它的信道才可使用。能量的掃描則由MAC層進(jìn)行完成，它是對與所有的信道實(shí)行的掃描，其主要的任務(wù)則是選擇其能量損耗較低信道當(dāng)做建立網(wǎng)絡(luò)備用的信道。在一些ZigBee的網(wǎng)絡(luò)之中，僅僅有協(xié)調(diào)器則有能力進(jìn)行建立新的網(wǎng)絡(luò)。對路由器應(yīng)用層的開發(fā)則其重點(diǎn)放在路由實(shí)現(xiàn)之上。 ZigBee軟件設(shè)計(jì)使用ZStack所進(jìn)行程序的開發(fā)，其主要的任務(wù)則是對其OSAL應(yīng)用層實(shí)行開發(fā)，而應(yīng)用層開發(fā)需要依據(jù)節(jié)點(diǎn)功能確定。假如有幾個(gè)的事件都發(fā)生，可先判斷其優(yōu)先級，而后進(jìn)行逐次的處理事件。在OSAL之中任務(wù)可通過API將它添加到一些系統(tǒng)之中，可實(shí)現(xiàn)了多個(gè)任務(wù)的機(jī)制。相對每個(gè)任務(wù)則都包含了許多個(gè)事件，相對每個(gè)事件所對應(yīng)的一個(gè)事件的號。IAR集成開發(fā)環(huán)境ZigBee協(xié)議棧運(yùn)行在一個(gè)稱為OSAL(Operation System Abstraction Layer)的操作系統(tǒng)上，所以要想進(jìn)行ZigBee開發(fā)必須熟悉OSAL。還支持了包括其CC24CC2431和MSP430+ CC2420等在內(nèi)多個(gè)平臺。包括本系統(tǒng)通用性和方便開發(fā)考慮，人們使用TI公司所編ZStack的協(xié)議棧。 ZigBee節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用則是瑞典的IAR systems的公司所集成開發(fā)的環(huán)境IAR ，IAR Embedded Workbench則是一種用在調(diào)試與編譯嵌入式的應(yīng)用程序集成的開發(fā)環(huán)境，而IAR的編譯器則支持了C和C++的語言。一些家電的設(shè)備利用Zigbee 的Web的服務(wù)器的通信與無線技術(shù)，且能進(jìn)行處理Web的服務(wù)器所發(fā)過來的命令。而不同類型家電設(shè)備則可都存在家電的監(jiān)控系統(tǒng)之中。而接口程序則主要負(fù)責(zé)了向一些家電設(shè)備所采集的家用電器與傳遞的控制命令的狀態(tài)數(shù)據(jù)。對本數(shù)據(jù)文件訪問則要做到了互斥操作。為實(shí)現(xiàn)其家電的監(jiān)控系統(tǒng)，而除在其網(wǎng)關(guān)之上所建立了Web的服務(wù)器的Boa之外，還需兩個(gè)應(yīng)用的程序模塊：接口程序、交互程序。一些家電監(jiān)控的系統(tǒng)之中可同時(shí)存在了許多客戶端。 圖51為軟件整體構(gòu)架一些客戶端利用嵌入式的Web的服務(wù)器與Internet進(jìn)行相連。 第5章 智能家居系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試智能家居的監(jiān)控系統(tǒng)則由家電設(shè)備、嵌入式的Web的服務(wù)器與客戶端三個(gè)部分所組成，包括，嵌入式的Web的服務(wù)器則是其家電的監(jiān)控系統(tǒng)核心，而嵌入式的We b的服務(wù)器利用了客戶端與網(wǎng)線相連接，且利用了ZigBee的技術(shù)與家電的設(shè)備進(jìn)行相連接，三個(gè)部分整體配合則組成整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。在家庭網(wǎng)關(guān)電路系統(tǒng)中，CC2430協(xié)調(diào)器模塊通過4線的SPI總線(MI、MO、SS、C)與S3C2410處理器通信，(MI)、(MO)、(SS)、(C)分別與S3C2410的管腳SPIMISO0、SPIMOSI0、SPICLK0、nSS0相連?；谝陨线@些優(yōu)勢CC2430正符合本課題的要求。以便于實(shí)現(xiàn)了盡可能少占用其微型控制器。所需要的電壓比較寬一些，；而電流也消耗小，在其休眠模式之時(shí)流耗。以CC2430為芯片設(shè)計(jì)核心，還結(jié)合一些存儲的空間則為一個(gè)8KByte的RAM和強(qiáng)大外圍模塊，而且有3個(gè)不同版本形式，這都是依據(jù)不同F(xiàn)lash的閃存空間如32KByte，64KByte與128KByte來進(jìn)行優(yōu)化其成本和復(fù)雜度組合形式。CC2430是Chipcon公司推出來實(shí)現(xiàn)其ZigBee的應(yīng)用片上的系統(tǒng)芯片即為SoC，它是一個(gè)真正SoC的解決方案。而其中的ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)則為家庭網(wǎng)關(guān)和ZigBee的無線家庭的局域網(wǎng)間接口，其負(fù)責(zé)的Internet與家庭內(nèi)網(wǎng)間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。復(fù)位電路如圖45所示。手動復(fù)位開關(guān)二極管1N4148可以快速的對電容起到放電的作用，因此可以把復(fù)位電平快速拉到0V的位置。它的任務(wù)是負(fù)責(zé)接收發(fā)來的復(fù)位信號，使微控制器回到之前一個(gè)確定的狀態(tài)。晶振電路如圖44所示。通過設(shè)置內(nèi)部存儲器來產(chǎn)生不同頻率的FCLK、HCLK和PCLK；。 圖43電平轉(zhuǎn)換電路S3C2410內(nèi)部有時(shí)鐘管理模塊，晶振電路就是為系統(tǒng)提供時(shí)鐘的。當(dāng)采用了MAX232為芯片實(shí)行電平的轉(zhuǎn)換，這個(gè)芯片只需要幾個(gè)外接的電容則就可完成了TTL的電平到RS232的電平轉(zhuǎn)換。根據(jù)本接口的系統(tǒng)調(diào)試終端，負(fù)責(zé)對用戶實(shí)行命令交互同時(shí)顯示程序信息。SDRAM的BA腳用于選中內(nèi)部存儲器的塊區(qū)，其實(shí)就是SDRAM地址的最高位，因此該引腳要接到S3C2410的A25A24上。下面來介紹一下其連接圖的具體配置，把兩片SDRAM作為一個(gè)整體連接到Bank6位置，即將S3C2410的nGCS6接到了兩個(gè)K4S561632CTC75/CS上，因此起始的地址則為：0x03000000。而本設(shè)計(jì)中SDRAM則選用的是K4S561632CTC75為芯片。K9F1208的CLE和ALE端分別則連接到S3C2410的CLE和ALE端；8位I/O與S3C2410的低其8位數(shù)據(jù)的總線（DATA0到DATA7）進(jìn)行相連；/CE、/RE與/WE則分別與其S3C2410的nFCE、nFRE和nFWE相對應(yīng)，R/B與RnB相連接。NOR的器件在擦除的時(shí)候則是以64～28KB速度進(jìn)行的，實(shí)現(xiàn)一次擦除/寫入操作時(shí)間是1～5s；則NAND的器件在擦除的時(shí)候則是按照8～32KB速度進(jìn)行的，實(shí)現(xiàn)一次擦除/寫入的時(shí)間最多只不過4ms。此外NOR傳輸效率還是比較高的，它的容量在1～4MB的時(shí)候就具有了比較高成本效益，相對于較低寫入與擦除的速度則可能影響其的性能表現(xiàn)，所以說選擇NOR的性價(jià)比還是很高的。嵌入式的系統(tǒng)之中則往往用的Flash則主要是NAND與NOR兩種的類型。 圖42 圖43 Nand Flash存儲系統(tǒng)該Flash的存儲器則是一個(gè)可以在掉電之后而其信息不丟失的一種存儲器，而它具有大容量、速度快、低功耗、可以整片或者分扇區(qū)在其系統(tǒng)的編程等特點(diǎn)。VDDOP引腳是I/；VDDMOP引腳是存儲器I/O端口電壓；還有一系列VSS引腳需要接到電源地上。VDDi/VDDiarm引腳是供應(yīng)S3C2410內(nèi)核；VDDalive引腳是功能復(fù)位和端口狀態(tài)寄存器電壓。 也支持了不同類型的ROM用在啟動。它還支持等待信號，從而