【正文】 [9] IEEE ，Part ：Wireless Medium Access Control(MAC) and PhysicalLayer(PHY) Specifications for LowRate Wireless Personal Area Networks (LRWPANs)，October，2003．[10] Gislason Drew，Gillman Tim．ZigBee wireless sensor networks—ZigBee is an emerging wireless protocol designed for lowcost，highreliability sensor networks[J]．Software Tools for the Professional Programmer，2004，29：4042．。參考文獻[1] 周怡. ZigBee 無線通信技術(shù)及其應(yīng)用探討［J］．自動化儀表，2005年，26卷6期。隨著人們生活水平的提高，大家對智能家居的需求越來越高，而作為中國房地產(chǎn)的配套產(chǎn)業(yè)，中國的智能家居經(jīng)過多年發(fā)展，已成為一個集控制、計算機、家電等多種新技術(shù)為一體的新興產(chǎn)業(yè)。在包括智能家居、工業(yè)控制、自動抄表、醫(yī)療監(jiān)護、傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和電信應(yīng)用方面有很大的潛力。智能家居系統(tǒng)由于是低數(shù)據(jù)率，正是ZigBee所側(cè)重的應(yīng)用，和其他無線通信方式相比。管理界面與ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互過程如圖54所示：開始設(shè)備啟動并初始化等待接收數(shù)據(jù)收到管理中心命令收到zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)解析與處理數(shù)據(jù)解析與處理通過CH372發(fā)送到管理中心發(fā)送到zigbee終端節(jié)點結(jié)束 圖54智能管理界面與zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互流程我們知道智能家居主要包括配置界面和控制界面這兩種管理界面，兩個界面結(jié)合就實現(xiàn)了調(diào)節(jié)控制作用，通過配置界面可以做到把所需要的各種各樣的設(shè)備進行合理的綁定，綁定之后則在通過控制界面進行一定的控制。遠程WEB 技術(shù)開發(fā)了基于B/S 架構(gòu)的數(shù)據(jù)管理服務(wù)軟件。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器保存系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的定義、維護、訪問、更新及管理，并響應(yīng)服務(wù)器的請求[5]。發(fā)送時使用的目標(biāo)地址將由應(yīng)用支持子層（APS）從綁定表中自動獲得，從而能使消息順利被目標(biāo)節(jié)點的一個或多個應(yīng)用服務(wù)，乃至分組接收。ZigBee2006版本中規(guī)定，在全部節(jié)點中實現(xiàn)綁定機制，并將其稱為源綁定。系統(tǒng)的輸入量為光強度值，輸出量為燈光亮暗與窗簾打開程度。此外，綁定也允許有多個目標(biāo)節(jié)點（一對多綁定）。開始調(diào)用對應(yīng)功能子程序終端節(jié)點初始化查找協(xié)調(diào)器并聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)打包并發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)成功？發(fā)送成功？ N N信息采集等待有空中信息到？進入休眠 N Y系統(tǒng)激活圖53 ZigBee終端節(jié)點程序流程圖綁定指的是兩個節(jié)點在應(yīng)用層上建立起來的一條邏輯鏈路。其流程圖如下： 開始系統(tǒng)上電初始化JN5121/外設(shè)加入zigbee網(wǎng)絡(luò) ＮＯ入網(wǎng)成功 監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)/外設(shè) YES NO其他節(jié)點信息收到信息 NO NO協(xié)調(diào)信息轉(zhuǎn)發(fā)信息 YES回應(yīng)消息 YES執(zhí)行指令等待回應(yīng) YES NO 　　圖52路由器程序 ZigBee終端節(jié)點程序設(shè)計Zigbee終端設(shè)備一般是作為邊緣設(shè)備使用，負(fù)責(zé)與實際的監(jiān)控對象相連，在網(wǎng)絡(luò)中扮演從屬的角色，大多數(shù)時間是屬于休眠狀態(tài)。但是當(dāng)使用樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的時候，允許路由間隔一定的周期才操作一次，這樣就可以使用電池給其供電。 Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由器程序設(shè)計Zigbee路由器，其主要是起路由的作用，搜索區(qū)域中可用的網(wǎng)絡(luò)，作為潛在的父節(jié)點允許更多的設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，傳輸數(shù)據(jù)以及向Zigbee協(xié)調(diào)器請求數(shù)據(jù)等。它最主要的作用是，依據(jù)掃描情況，選擇一些合適參數(shù)建立一個網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點上電初始化進入OS 新建網(wǎng)絡(luò)成功？ N修改配置文件確定PAN ID、NWK IDYPC顯示網(wǎng)絡(luò)信息進入無線監(jiān)控狀態(tài)有無信號？ N Y 入網(wǎng)請求節(jié)點入網(wǎng)程序數(shù)據(jù)處理程序入網(wǎng)成功PC顯示接收數(shù) PC顯示節(jié)點信息圖51 Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器軟件流程Zigbee協(xié)調(diào)器就是網(wǎng)絡(luò)組織的管理者，管理其網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器程序設(shè)計Zigbee網(wǎng)絡(luò)采用3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)和樹形結(jié)構(gòu)。當(dāng)一個節(jié)點希望加入該網(wǎng)絡(luò)時，它首先會通過信道掃描來搜索它周圍存在的網(wǎng)絡(luò)，如果找到了一個網(wǎng)絡(luò)，它就會進行關(guān)聯(lián)過程加入網(wǎng)絡(luò)，只有具備路由功能的節(jié)點可以允許別的節(jié)點通過它關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。一旦選定了PAN標(biāo)識符，就說明已經(jīng)建立了網(wǎng)絡(luò)，此后，如果另一個ZigBee協(xié)調(diào)點掃描該信道，這個網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)點就會響應(yīng)并聲明它的存在。當(dāng)ZigBeePAN協(xié)調(diào)點希望建立一個新網(wǎng)絡(luò)時，首先掃描信道，尋找網(wǎng)絡(luò)中的一個空閑信道來建立新的網(wǎng)絡(luò)。加入網(wǎng)絡(luò)又有兩種方法，一種是子設(shè)備通過使用MAC層的連接進程加入網(wǎng)絡(luò)，另一種是子設(shè)備通過與一個先前指定的父設(shè)備直接加入網(wǎng)絡(luò)。ZStack還支持豐富的新特性，如無線下載，可通過ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（Mesh Network）下載節(jié)點更新。天線模塊LCD模塊時鐘模塊傳感器單元信號調(diào)制 智能家電ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊8051 微控制器ADC模塊命令執(zhí)行單元調(diào)試模塊DMA模塊電源模塊圖42終端設(shè)備結(jié)構(gòu)圖第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備軟件 ZStack簡介ZStack 是TI 公司開發(fā)的符合ZigBee2006規(guī)范的ZigBee協(xié)議棧，ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)，是建立在ZigBee協(xié)議棧的基礎(chǔ)上的，協(xié)議棧采用分層的結(jié)構(gòu)協(xié)議分層的目的是為了使各層相對獨立，每一層都提供一些服務(wù)，服務(wù)由協(xié)議定義，程序員只需關(guān)心與他的工作直接相關(guān)的那些層的協(xié)議，它們向高層提供服務(wù)，并由低層提供服務(wù)。終端設(shè)備結(jié)構(gòu)包括電源模塊、8051微控制器、ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊、調(diào)試模塊、調(diào)制模塊、時鐘模塊、LCD模塊、天線模塊等，構(gòu)造如圖42 所示。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和終端設(shè)備的一個明顯差別在于后者缺少智能家電和信號調(diào)制模塊，為偵聽串口接收中斷，在中心協(xié)調(diào)器硬件平臺上擴展了RS232串口。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器硬件結(jié)構(gòu)圖網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)的建立和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)管理．網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過串口與PC機相連，將采集到的脈搏信號傳輸?shù)接嬎銠C，以便對脈搏信號進行實時分析；其他無線節(jié)點可以連接家用設(shè)備，實現(xiàn)對它們的控制；將監(jiān)護信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)監(jiān)護服務(wù)器。CC2430 的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動模式的超短時間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長的應(yīng)用。它使用1 個8 位MCU（8051），具有128 KB 可編程閃存和8 KB的RAM，還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)、幾個定時器（Timer）、AES128 協(xié)同處理器、看門狗定時器（Watchdog timer）、32 kHz 晶振的休眠模式定時器、上電復(fù)位電路(Power On Reset)、掉電檢測電路(Brown out detection)，以及21 個可編程I/O 引腳。CC2430和CC2420射頻參數(shù)相同，CC2430具有51單片機核；發(fā)射功率0dbm；接收靈敏度小于110dbm左右；工作頻點：；支持zigbee2003，,2006協(xié)議。 DSSS(直接序列擴頻)射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級小巧高效的8051控制器。CC2430是一顆真正的系