ZigBee模塊采用全功能設備(FFD)類型,它在智能家居(ji)係統中承擔著網絡協調器的角(jiao)色,可提(ti)供(gong)信息的雙向傳輸(shu),以連接智能家居(ji)係統中其它精簡功能設備(RFD)。
CC2430芯片延用了以往(wang)CC2420芯片的架構,在單個芯片上整合了ZigBee射頻(RF)前端、內存和微控製器。它使用1個8位MCU(8051),具有128KB可編程閃存和8KB的RAM,還(huai)包含(han)模數轉換器、4個定時器、AES-128協同處理器、看門狗定時器、32kHz晶振的休(xiu)眠模式定時器、上電複位電路(lu)、掉電檢(jian)測電路(lu),以及21個可編程I/O引腳。
CC2430芯片采用0118μm CMOS工藝生產,工作時的電流損耗為27mA;在接收和發射模式下,電流損耗分別低(di)於27mA或25mA。CC2430的休(xiu)眠模式和轉換到主動模式的超短時間的特性,特別適合那(na)些要求電池壽命非常長的應用。
CC2430帶有2個強(qiang)大(da)的支(zhi)持(chi)幾組協議的US2ART通信接口,通過此通信接口中的一個,S3C2410X處理器可以對CC2430進行寫入或讀(du)取配置信息,也(ye)可以收發數據。CC2430芯片集成了CRC和數據完(wan)整性檢(jian)查(cha)等功能,減少了程序員(yuan)編程的工作量,加(jia)快了通信的速度,減少了能量消耗。同時,芯片還(huai)采用了CS2MA-CA技(ji)術(shu)來避免數據發送時的競爭(zheng)和衝(chong)突(tu),減少了一部分不必(bi)耍的能量消耗。因此CC2430芯片具有超低(di)的能耗,其使用壽命可以年(nian)來計算,價格便宜,符合傳感器網絡需要大(da)量分布節(jie)點的特點。
控製器通過RS-232接口利用Zigbee模塊采集各(ge)種家電設備運(yun)行狀態並接收各(ge)種故障報警信息。
能家居(ji)控製器的功能
智能家居(ji)控製器操作係統選用開源的嵌入式Linux操作係統,通過裁(cai)減後移植到控製器硬(ying)件平台上。該(gai)智能家居(ji)控製器將(jiang)Linux,ARM係統、手機模塊和ZigBee模塊組成一個整體(ti),構成了一個功能齊(qi)全的嵌入式係統,利用ZigBee技(ji)術(shu)輕鬆實(shi)現(xian)家庭內部多節(jie)點的無線連接。智能家居(ji)控製器的功能為
(1)采用ARM架構的32位嵌入式RISC處理器和開源的嵌入式linux操作係統;
(2)是智能家居(ji)控製係統的控製中心,也(ye)是家居(ji)係統中信息家電平台的網關;
(3)遇(yu)盜搶或疾病,按緊急按鈕,自動向管理中心報警;
(4)以家庭為單位配置,利用液晶屏顯示小區通知、係統各(ge)部分工作狀況及數據;
(5)利用ZigBee傳感器節(jie)點監測各(ge)種故障報警數據(火災、煤氣泄漏等),並自動通過手機模塊發給用戶或小區管理中心;
(6)通過以太網(或RS-485)與(yu)小區管理中心通信;
(7)通過控製器上的無線ZigBee模塊與(yu)家居(ji)係統中各(ge)子節(jie)點進行通訊,對多種家電設備進行相應的控製;
(8)用戶可通過Internet遠(yuan)程監控家庭中的多種家居(ji)設備。
智能家居(ji)控製器通過ZigBee模塊采集各(ge)種家用電器設備的運(yun)行狀態並將(jiang)各(ge)種故障報警數據存入到數據庫(ku)當中;對故障報警優先處理,通過手機模塊自動發送短信息到用戶手機或者小區物管,並將(jiang)現(xian)場數據實(shi)時存入數據庫(ku),以便對各(ge)種信息進行進一步(bu)的分析(xi)和統計。在這(zhe)裏數據庫(ku)成為了連接前後台的中間件,存儲狀態數據供(gong)遠(yuan)程監控和本地LCD顯示,同時接收瀏覽器和本地鍵(jian)盤(pan)輸(shu)入,由通信程序、CGI程序完(wan)成控製命令(ling)的下傳及運(yun)行狀態的上傳;同時數據庫(ku)還(huai)需實(shi)現(xian)故障的分析(xi)統計和查(cha)詢。在本係統設計中,我們采用嵌入式數據庫(ku)SQLite以滿足係統遠(yuan)程控製數據傳遞(di)、數據共享的要求。
控製器的軟件主要分為4個模塊:與(yu)數據采集接口的通信程序、故障報警程序、本地的人(ren)機交(jiao)互程序和遠(yuan)程控製程序。為了使用用戶可以在Internet上通過瀏覽器控製智能家居(ji)網絡,需要在控製器(數字家庭網關)上架設Web服務器與(yu)用戶進行通信,並通過CGI接口調用後台CGI程序。CGI程序在Web服務器和控製程序間建立(li)聯係,調用具體(ti)的控製程序、實(shi)現(xian)對智能家居(ji)網絡內部節(jie)點的製定操作。它監控網絡,隨(sui)時隨(sui)地的都(du)能知道網絡內設備的狀態並控製網絡內的各(ge)種設備。網絡監控在家庭網絡中也(ye)是非常重要的,使用戶可以隨(sui)時了解網絡的狀況,如(ru)設備的加(jia)入退(tui)出、設備的故障等等。
ZigBee技(ji)術(shu)彌(mi)補了低(di)成本、低(di)功耗和低(di)速率的無線通信市(shi)場的空缺。智能家居(ji)在控製器硬(ying)件由先進的ARM9嵌入式係統、手機模塊和ZigBee模塊組成;操作係統采用嵌入式Linux,家庭網絡采用ZigBee無線網絡,安全性好,係統功能完(wan)善,能夠適應今後智能家居(ji)發展的需要。