ARM及ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能家居控制器的設(shè)計(jì)

　　CC2430 芯片采用0118μm CMOS 工藝生產(chǎn)，工作時(shí)的電流損耗為27 mA ;在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27 mA 或25 mA. CC2430 的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動(dòng)模式的超短時(shí)間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長(zhǎng)的應(yīng)用。

　　CC2430 帶有2 個(gè)強(qiáng)大的支持幾組協(xié)議的US2ART 通信接口， 通過此通信接口中的一個(gè)，S3C2410X 處理器可以對(duì)CC2430 進(jìn)行寫入或讀取配置信息，也可以收發(fā)數(shù)據(jù)。

　　CC2430 芯片集成了CRC 和數(shù)據(jù)完整性檢查等功能，減少了程序員編程的工作量，加快了通信的速度，減少了能量消耗。 同時(shí)，芯片還采用了CS2MA - CA 技術(shù)來避免數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突，減少了一部分不必耍的能量消耗。 因此CC2430 芯片具有超低的能耗，其使用壽命可以年來計(jì)算，價(jià)格便宜，符合傳感器網(wǎng)絡(luò)需要大量分布節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)。

　　控制器通過RS - 232 接口利用Zigbee 模塊采集各種家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并接收各種故障報(bào)警信息。

　　2.3 　智能家居控制器的功能

　　智能家居控制器操作系統(tǒng)選用開源的嵌入式Linux 操作系統(tǒng)，通過裁減后移植到控制器硬件平臺(tái)上。 該智能家居控制器將Linux ,ARM 系統(tǒng)、手機(jī)模塊和ZigBee 模塊組成一個(gè)整體，構(gòu)成了一個(gè)功能齊全的嵌入式系統(tǒng)，利用ZigBee 技術(shù)輕松實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部多節(jié)點(diǎn)的無線連接。

　　智能家居控制器的功能為

　　（1） 采用ARM 架構(gòu)的32 位嵌入式RISC 處理器和開源的嵌入式linux 操作系統(tǒng)；

　?。?） 是智能家居控制系統(tǒng)的控制中心，也是家居系統(tǒng)中信息家電平臺(tái)的網(wǎng)關(guān)；

　?。?） 遇盜搶或疾病，按緊急按鈕，自動(dòng)向管理中心報(bào)警；

　?。?） 以家庭為單位配置，利用液晶屏顯示小區(qū)通知、系統(tǒng)各部分工作狀況及數(shù)據(jù)；

　?。?） 利用ZigBee 傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)各種故障報(bào)警數(shù)據(jù)（火災(zāi)、煤氣泄漏等） ,并自動(dòng)通過手機(jī)模塊發(fā)給用戶或小區(qū)管理中心；

　?。?） 通過以太網(wǎng)（或RS - 485） 與小區(qū)管理中心通信；

　?。?） 通過控制器上的無線ZigBee 模塊與家居系統(tǒng)中各子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，對(duì)多種家電設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制；

　?。?） 用戶可通過Internet 遠(yuǎn)程監(jiān)控家庭中的多種家居設(shè)備。

　　智能家居控制器通過Zigbee 模塊采集各種家電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并將各種故障報(bào)警數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)故障報(bào)警優(yōu)先處理，通過手機(jī)模塊自動(dòng)發(fā)送短信息到用戶手機(jī)或小區(qū)物管，并將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以便對(duì)各種信息進(jìn)行進(jìn)一步的分析和統(tǒng)計(jì)。 在這里數(shù)據(jù)庫(kù)成為了連接前后臺(tái)的中間件，存儲(chǔ)狀態(tài)數(shù)據(jù)供遠(yuǎn)程監(jiān)控和本地LCD 顯示，同時(shí)接收瀏覽器和本地鍵盤輸入，由通信程序、CGI程序完成控制命令的下傳及運(yùn)行狀態(tài)的上傳；同時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)還需實(shí)現(xiàn)故障的分析統(tǒng)計(jì)和查詢。 在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們采用嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite 以滿足系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)傳遞、數(shù)據(jù)共享的要求。

　　控制器的軟件主要分為4 個(gè)模塊：與數(shù)據(jù)采集接口的通信程序、故障報(bào)警程序、本地的人機(jī)交互程序和遠(yuǎn)程控制程序。 為了使用戶可以在Internet上通過瀏覽器控制智能家居網(wǎng)絡(luò)，需要在控制器（數(shù)字家庭網(wǎng)關(guān)） 上架設(shè)Web 服務(wù)器與用戶進(jìn)行通信，并通過CGI 接口調(diào)用后臺(tái)CGI 程序。 CGI 程序在Web 服務(wù)器和控制程序間建立聯(lián)系，調(diào)用具體的控制程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的指定操作。 它監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)隨地都能知道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備的狀態(tài)并控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各種設(shè)備。 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控在家庭網(wǎng)絡(luò)中也是非常重要的，使用戶可以隨時(shí)了解網(wǎng)絡(luò)的狀況，如設(shè)備的加入退出、設(shè)備故障等等。

　　3 　結(jié)語

　　ZigBee 技術(shù)彌補(bǔ)了低成本、低功耗和低速率無線通信市場(chǎng)的空缺。 智能家居控制器硬件由先進(jìn)的ARM9 嵌入式系統(tǒng)、手機(jī)模塊和ZigBee 模塊組成；操作系統(tǒng)采用嵌入式Linux ,家庭網(wǎng)絡(luò)采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，安全性好，系統(tǒng)功能完善，能夠適應(yīng)今后智能家居發(fā)展的需要。

　　ZigBee 是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。