基于ZigBee技术的智能家居系统的设计分析
2014-08-08许婷
许婷
摘要：随着物联网的发展，Zigbee受到越来越多用户的关注，Zigbee技术也已在许多智能传感器场景中应用。本文首先简介Zigbee技术，并基于ZigBee技术的智能家居系统的设计方案进行系统分析，以便使读者更好地理解ZigBee技术。
关键词：Zigbee；Zigbee的标准化组织；ZigBee的协议栈结构1简介Zigbee技术
Zigbee技术是一种近距离、低功耗、低成本、低速率、近距离的双向通讯技术。如同CDMA和GSM，也是一种极为可靠的无线传感网络，与它们不同的是，它为工业现场自动化控制通信而建，具有工作可靠、价格低的特点。
Zigbee的标准化组织包括IEEE802.15.4(TG4)工作组织和Zigbee联盟，IEEE802.15.4(TG4)制定的标准仅处理MAC层和物理层协议，而Zigbee联盟提出的标准，定义了网络层、安全层、应用层和各种应用产品的资料或行规，并对其网络层协议和应用编程接口（API，Application Programming Interface）进行了标准化。
ZigBee的协议栈结构。ZigBee协议由物理层、媒体接入控制层、网络层和应用层组成。网络层以上协议由Zigbee联盟制定，IEEE802.15.4负责物理层和媒体接入控制层。
一个ZigBee网络由一个协调器、多个路由器和多个终端设备组成。协调器负责整个网络的建网，同时它也可作为与其他类型网络的通信节点（网关）。构成协调器和路由器的器件必须是全功能设备，而构成终端设备的器件可以是全功能设备，也可以是精简功能设备。
ZigBee支持三种自组织无线网络类型，即星形网络、网状网络和树状网络，特别是网状网络，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。
2基于ZigBee技术的智能家居系统的设计分析
2.1 系统结构
硬件以S3C2244OA作为控制核心，采用CC2430组建家庭内部网络来采集各种家用电器的数字信号，USB camera采集视频信号。软件上为了达到远程监控的目的，利用嵌入式Web服务器和CGI技术实现与互联网相连。经过实际测试，该系统不仅满足了家庭网络化的需求，而且运行稳定，功能强大。
控制核心S3C2244OA，是一款基于ARM920T核的16/32位RISC处理器，由Samsung公司推出，包括外存储控制器，LCD控制器，两通道SPI，两部全速USB主设备芯片，三通道UART，四通道DMA，带有MMU虚拟存储单元，可以移植linux系统和建立Web服务器，主频400MHz，130个I/O端口和24陆外部中断源，多种通信接口，体积小，功耗低，成本低，可靠性高，非常适合作为嵌入式微处理器来使用。
2.2 ZigBee协调器与设备节点程序流程
ZigBee家庭无线网络，主要负责采集各种信息数据及对现场进行监控，将数据内部处理后由家用网关传到外网。在此系统中，ZigBee协调器的职责是建立无线网络，分配地址，给终端节点发送控制命令，接收其节点的工作状态并全部上传给Web服务器，最后通过Internet传给远程的用户端。终端设备节点负责加入网络，接收控制命令，还要发送状态信息到协调器。图2阐述了ZigBee协调器与设备节点程序流程。
ZigBee技术应用广泛，而且较传统的技术使用简单方便，预计未来十年内随着物联网的普及，其产业规模将取得更大的突破。
[参考文献]
[1]王玉.ZigBee远程遥控你的家.数字家庭,2006.
[2]ZigBee技术详细解析.物联网开发论坛,2012.
endprint
摘要：随着物联网的发展，Zigbee受到越来越多用户的关注，Zigbee技术也已在许多智能传感器场景中应用。本文首先简介Zigbee技术，并基于ZigBee技术的智能家居系统的设计方案进行系统分析，以便使读者更好地理解ZigBee技术。
关键词：Zigbee；Zigbee的标准化组织；ZigBee的协议栈结构1简介Zigbee技术
Zigbee技术是一种近距离、低功耗、低成本、低速率、近距离的双向通讯技术。如同CDMA和GSM，也是一种极为可靠的无线传感网络，与它们不同的是，它为工业现场自动化控制通信而建，具有工作可靠、价格低的特点。
Zigbee的标准化组织包括IEEE802.15.4(TG4)工作组织和Zigbee联盟，IEEE802.15.4(TG4)制定的标准仅处理MAC层和物理层协议，而Zigbee联盟提出的标准，定义了网络层、安全层、应用层和各种应用产品的资料或行规，并对其网络层协议和应用编程接口（API，Application Programming Interface）进行了标准化。
ZigBee的协议栈结构。ZigBee协议由物理层、媒体接入控制层、网络层和应用层组成。网络层以上协议由Zigbee联盟制定，IEEE802.15.4负责物理层和媒体接入控制层。
一个ZigBee网络由一个协调器、多个路由器和多个终端设备组成。协调器负责整个网络的建网，同时它也可作为与其他类型网络的通信节点（网关）。构成协调器和路由器的器件必须是全功能设备，而构成终端设备的器件可以是全功能设备，也可以是精简功能设备。
ZigBee支持三种自组织无线网络类型，即星形网络、网状网络和树状网络，特别是网状网络，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。
2基于ZigBee技术的智能家居系统的设计分析
2.1 系统结构
硬件以S3C2244OA作为控制核心，采用CC2430组建家庭内部网络来采集各种家用电器的数字信号，USB camera采集视频信号。软件上为了达到远程监控的目的，利用嵌入式Web服务器和CGI技术实现与互联网相连。经过实际测试，该系统不仅满足了家庭网络化的需求，而且运行稳定，功能强大。
控制核心S3C2244OA，是一款基于ARM920T核的16/32位RISC处理器，由Samsung公司推出，包括外存储控制器，LCD控制器，两通道SPI，两部全速USB主设备芯片，三通道UART，四通道DMA，带有MMU虚拟存储单元，可以移植linux系统和建立Web服务器，主频400MHz，130个I/O端口和24陆外部中断源，多种通信接口，体积小，功耗低，成本低，可靠性高，非常适合作为嵌入式微处理器来使用。
2.2 ZigBee协调器与设备节点程序流程
ZigBee家庭无线网络，主要负责采集各种信息数据及对现场进行监控，将数据内部处理后由家用网关传到外网。在此系统中，ZigBee协调器的职责是建立无线网络，分配地址，给终端节点发送控制命令，接收其节点的工作状态并全部上传给Web服务器，最后通过Internet传给远程的用户端。终端设备节点负责加入网络，接收控制命令，还要发送状态信息到协调器。图2阐述了ZigBee协调器与设备节点程序流程。
ZigBee技术应用广泛，而且较传统的技术使用简单方便，预计未来十年内随着物联网的普及，其产业规模将取得更大的突破。
[参考文献]
[1]王玉.ZigBee远程遥控你的家.数字家庭,2006.
[2]ZigBee技术详细解析.物联网开发论坛,2012.
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摘要：随着物联网的发展，Zigbee受到越来越多用户的关注，Zigbee技术也已在许多智能传感器场景中应用。本文首先简介Zigbee技术，并基于ZigBee技术的智能家居系统的设计方案进行系统分析，以便使读者更好地理解ZigBee技术。
关键词：Zigbee；Zigbee的标准化组织；ZigBee的协议栈结构1简介Zigbee技术
Zigbee技术是一种近距离、低功耗、低成本、低速率、近距离的双向通讯技术。如同CDMA和GSM，也是一种极为可靠的无线传感网络，与它们不同的是，它为工业现场自动化控制通信而建，具有工作可靠、价格低的特点。
Zigbee的标准化组织包括IEEE802.15.4(TG4)工作组织和Zigbee联盟，IEEE802.15.4(TG4)制定的标准仅处理MAC层和物理层协议，而Zigbee联盟提出的标准，定义了网络层、安全层、应用层和各种应用产品的资料或行规，并对其网络层协议和应用编程接口（API，Application Programming Interface）进行了标准化。
ZigBee的协议栈结构。ZigBee协议由物理层、媒体接入控制层、网络层和应用层组成。网络层以上协议由Zigbee联盟制定，IEEE802.15.4负责物理层和媒体接入控制层。
一个ZigBee网络由一个协调器、多个路由器和多个终端设备组成。协调器负责整个网络的建网，同时它也可作为与其他类型网络的通信节点（网关）。构成协调器和路由器的器件必须是全功能设备，而构成终端设备的器件可以是全功能设备，也可以是精简功能设备。
ZigBee支持三种自组织无线网络类型，即星形网络、网状网络和树状网络，特别是网状网络，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。
2基于ZigBee技术的智能家居系统的设计分析
2.1 系统结构
硬件以S3C2244OA作为控制核心，采用CC2430组建家庭内部网络来采集各种家用电器的数字信号，USB camera采集视频信号。软件上为了达到远程监控的目的，利用嵌入式Web服务器和CGI技术实现与互联网相连。经过实际测试，该系统不仅满足了家庭网络化的需求，而且运行稳定，功能强大。
控制核心S3C2244OA，是一款基于ARM920T核的16/32位RISC处理器，由Samsung公司推出，包括外存储控制器，LCD控制器，两通道SPI，两部全速USB主设备芯片，三通道UART，四通道DMA，带有MMU虚拟存储单元，可以移植linux系统和建立Web服务器，主频400MHz，130个I/O端口和24陆外部中断源，多种通信接口，体积小，功耗低，成本低，可靠性高，非常适合作为嵌入式微处理器来使用。
2.2 ZigBee协调器与设备节点程序流程
ZigBee家庭无线网络，主要负责采集各种信息数据及对现场进行监控，将数据内部处理后由家用网关传到外网。在此系统中，ZigBee协调器的职责是建立无线网络，分配地址，给终端节点发送控制命令，接收其节点的工作状态并全部上传给Web服务器，最后通过Internet传给远程的用户端。终端设备节点负责加入网络，接收控制命令，还要发送状态信息到协调器。图2阐述了ZigBee协调器与设备节点程序流程。
ZigBee技术应用广泛，而且较传统的技术使用简单方便，预计未来十年内随着物联网的普及，其产业规模将取得更大的突破。
[参考文献]
[1]王玉.ZigBee远程遥控你的家.数字家庭,2006.
[2]ZigBee技术详细解析.物联网开发论坛,2012.
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