Android與ZigBee的遠程控制無線網(wǎng)關設計

3．2．3 網(wǎng)關系統(tǒng)協(xié)議模型
在網(wǎng)關系統(tǒng)層的ZigBee協(xié)議棧和TCP／IP協(xié)議棧之上添加一個應用地址適配層和應用協(xié)議層。應用地址適配層的作用在于將ZigBee地址(MAC值或短地址)、以太網(wǎng)地址(IP地址)與應用層地址形成映射關系，即將不同類型的網(wǎng)絡地址適配到應用地址上來，使得節(jié)點在應用層同屬于一個網(wǎng)絡；應用協(xié)議層是在應用地址適配層的基礎上通過制定統(tǒng)一的應用協(xié)議，規(guī)范節(jié)點間數(shù)據(jù)交換的格式，從而實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡與IP網(wǎng)絡之間的數(shù)字信息交換功能，即實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)關的功能。
無線網(wǎng)絡中的ZigBee節(jié)點接收指令將數(shù)據(jù)打包，簡單封裝后向上發(fā)送給本地ARP，通過ARP解析出該節(jié)點的網(wǎng)絡MAC地址，確定要發(fā)送的以太網(wǎng)地址；然后向上發(fā)送給網(wǎng)關應用程序，經(jīng)分析后發(fā)送到對應的以太網(wǎng)UDP或TCP處理，向下發(fā)送到以太網(wǎng)端口MAC地址。這樣就完成了數(shù)據(jù)從ZigBee網(wǎng)絡向以太網(wǎng)協(xié)議的轉換過程。網(wǎng)關系統(tǒng)協(xié)議模型如圖7所示。

3．3 網(wǎng)關應用程序
網(wǎng)關應用程序主要指的是在網(wǎng)關應用協(xié)議層的規(guī)范基礎上，傳遞的信息數(shù)據(jù)以Android任務的形式組織運行，在以太網(wǎng)與ZigBee網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通信中，信息是以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送和接收的，數(shù)據(jù)包發(fā)送流程如圖8所示。
在無線WiFi網(wǎng)絡中，通過以太網(wǎng)與無線AP相連接的PC機是服務器端，而無線網(wǎng)關作為Android客戶端通過TCP／IP協(xié)議與PC服務器建立網(wǎng)絡連接，通過Socket通信，可以在實現(xiàn)服務器和客戶端網(wǎng)絡連接的基礎上，完成數(shù)據(jù)的轉發(fā)、傳輸和接收。
因此，無線網(wǎng)關應用程序要實現(xiàn)下面的功能：
①建立客戶端(無線網(wǎng)關)和服務器(PC機)的Socket，網(wǎng)絡連接，為他們之間的數(shù)據(jù)交換提供必要條件。
②將無線ZigBee模塊接收到的來自ZigBee網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)讀進緩沖區(qū)，然后寫入USB無線網(wǎng)卡，USB無線網(wǎng)卡會將數(shù)據(jù)打包成WiFi協(xié)議格式，送入無線WiFi網(wǎng)絡。
Android客戶端應用程序?qū)崿F(xiàn)流程如圖9所示。

4 燈光控制功能的實現(xiàn)
ZigBee將應用劃分為不同的域，每個應用域都有自己的ProfiIe，ZigBee Profile為這個應用域提供標準的接口和設備定義，使得不同生產(chǎn)商生產(chǎn)的針對同一應用領域的ZigBee設備之間能互通。ZigBee在智能家居、家庭自動化中采用的Profile是ZigBee Home Automation Pub lic Appliation Profile。通過該Profile及ZCL(ZigBee Cluster Library)的引入，實現(xiàn)了對ZigBee燈光家電設備的控制。例如網(wǎng)關對燈光進行開關控制，只需調(diào)用zelGeneral-SenclOnOff_CmdToggle()函數(shù)。應用程序、Profile及ZCL與其他層的接口的層次框圖如圖10所示。

結語
本文研究了基于Android系統(tǒng)和ZigBee技術的無線網(wǎng)關，該網(wǎng)關體積小，功耗低，使ZigBee網(wǎng)絡和以太網(wǎng)以及WiFi網(wǎng)絡融合為一體，在ZigBee近距離無線通信和以太網(wǎng)遠程控制之間搭建了一座橋梁。實現(xiàn)了無線傳感網(wǎng)與無線互聯(lián)網(wǎng)之間的數(shù)字信息交互，可以廣泛應用到物聯(lián)
網(wǎng)中。