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基于Linux系統(tǒng)和ZigBee的智能家居系統(tǒng)[2]

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 責(zé)任編輯：yibo2237 2012-03-29

希賽網(wǎng)公眾號(hào) 點(diǎn)擊領(lǐng)取通信工程師備考資料

摘要：智能終端層以AT89C51為核心處理器，使用多個(gè)I/O口進(jìn)行傳感器檢測陣列的信號(hào)采集，其中包括紅外人體探測信號(hào)、火警探測信號(hào)、有毒氣體探測信號(hào)、門窗開閉信號(hào)等信號(hào)的檢測；使用紅外發(fā)射芯片IR6721C芯片進(jìn)行家電設(shè)備控制信號(hào)的發(fā)射，可以完成家庭內(nèi)部控制和GPRS遠(yuǎn)程控制；使用通信串口1連接無線數(shù)據(jù)傳輸芯片XL02-232AP1,XL02-232AP1

智能終端層以AT89C51為核心處理器，使用多個(gè)I/O口進(jìn)行傳感器檢測陣列的信號(hào)采集，其中包括紅外人體探測信號(hào)、火警探測信號(hào)、有毒氣體探測信號(hào)、門窗開閉信號(hào)等信號(hào)的檢測；使用紅外發(fā)射芯片IR6721C芯片進(jìn)行家電設(shè)備控制信號(hào)的發(fā)射，可以完成家庭內(nèi)部控制和GPRS遠(yuǎn)程控制；使用通信串口1連接無線數(shù)據(jù)傳輸芯片XL02-232AP1,XL02-232AP1是UART 接口半雙工無線傳輸模塊。本文采用了加強(qiáng)型的ZigBee無線技術(shù)，符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的無線數(shù)據(jù)通信設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)多設(shè)備間的數(shù)據(jù)透明傳輸；通過無線ZigBee進(jìn)行組網(wǎng)通信；無線功能強(qiáng)大；具備中繼路由和終端設(shè)備功能。

智能終端與中心控制器通過基于ZigBee的無線網(wǎng)絡(luò)完成通信，傳輸一個(gè)指令的數(shù)據(jù)包由以下幾部分組成：起始編碼bite[0][1],地址編碼bite[2],數(shù)據(jù)類型編碼bite[4],功能編碼bite[5],效驗(yàn)編碼bite[6],結(jié)束編碼bite[7].每個(gè)編碼1個(gè)字節(jié)，發(fā)送數(shù)據(jù)范圍在0~255之間，不同家庭內(nèi)部的起始編碼都是惟一的，防止相互信號(hào)的干擾，每個(gè)接收終端在接收到數(shù)據(jù)后，都進(jìn)行地址碼判斷是否為自己接收的數(shù)據(jù)包，是則接收，否則不接收，接收到數(shù)據(jù)包后，對(duì)數(shù)據(jù)要執(zhí)行的功能進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)正確，則進(jìn)行解碼，并且在解碼成功后通過ZigBee的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)出一個(gè)確認(rèn)接受碼，中心控制器在接收到確認(rèn)接收碼后停止再次發(fā)生控制指令，否則間隔100ms再次發(fā)生相同指令，確保整個(gè)ZigBee的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的準(zhǔn)確性和完整性。每個(gè)智能終端在正確接收到中心控制器的控制信號(hào)后，必須根據(jù)信號(hào)完成相應(yīng)家庭內(nèi)部的控制工作，所以家電設(shè)備的控制信號(hào)都是由統(tǒng)一的紅外編碼完成的，不同家電的紅外編碼各不相同，必須進(jìn)行紅外編碼的解碼和重新的編碼，解碼工作利用400MHz的具有存儲(chǔ)功能的高精度示波器采集完成，編碼采用AT89C51芯片的兩個(gè)定時(shí)器交互中斷進(jìn)行，中斷程序控制相應(yīng)的I/O口產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的脈沖。

2.2 GPRS遠(yuǎn)程通信設(shè)計(jì)

以ARM11S3C6410為總控制核心，通過GPRS進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的發(fā)送與處理，使用6410串口2與GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，可以將家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)信息發(fā)送給遠(yuǎn)離房間的主人手機(jī)，并可以通過主人手機(jī)發(fā)送的控制信息控制房間內(nèi)家電設(shè)備，包含攝像頭的攝像處理、空調(diào)溫度設(shè)置等。GPRS通信模塊安裝在智能家居控制器中，主要功能為通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到Internet網(wǎng)絡(luò)，并主動(dòng)與監(jiān)控中心建立通信鏈路，進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信。GPRS通信模塊設(shè)計(jì)采用了Freescale公司生產(chǎn)的內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的G24GPRSOEM[8].該模塊尺寸小，功耗低，便于集成。GPRS通信終端收發(fā)模塊主要由G24模塊、天線、SIM 卡、相關(guān)的電平轉(zhuǎn)換電路和RS 232串口組成。其供電電壓為5V,可采用USB端口供電；通過RS 232串行口與智能家居控制器ARM 進(jìn)行通信。

G24收發(fā)模塊采用AT指令操作，通過RS 232串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

GPRS網(wǎng)絡(luò)通信原理如下：首先通過SGSN節(jié)點(diǎn)使通信終端模塊附在GPRS網(wǎng)絡(luò)上；然后通過GGSN 節(jié)點(diǎn)由PPP（Point to Point Protocol）協(xié)議獲得一個(gè)隨機(jī)分配的IP地址，連接到Internet上；最后通信終端模塊通過Internet,按照監(jiān)控中心設(shè)定的端口號(hào)與監(jiān)控中心建立通信鏈路。

2.3 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)采用Linux操作系統(tǒng)，Linux內(nèi)核是一種源碼開放的操作系統(tǒng)，采用模塊化的設(shè)計(jì)。在此只保留了必需的功能模塊，刪除了冗余的功能模塊，并對(duì)內(nèi)核重新編譯，從而使系統(tǒng)運(yùn)行所需的硬件資源顯著減少。

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