基于Zigbee无线传感网络技术的智能音乐播放系统设计与实现

王浩，王伟旗

(1.苏州健雄职业技术学院电气工程学院，江苏太仓215411;2.上海市贸易学校，上海310000)

基于Zigbee无线传感网络技术的智能音乐播放系统设计与实现

王浩1，王伟旗2

(1.苏州健雄职业技术学院电气工程学院，江苏太仓215411;2.上海市贸易学校，上海310000)

随着无线传感网络技术的发展，手机和智能硬件的不断普及，本文设计一种基于RT5350嵌入式平台，利用Zigbee无线通信技术实现Android智能手机对音乐模块进行无线控制播放.系统由RT5350嵌入式网关设备、基于CC2530芯片的无线通信节点以及MP3串口音乐模块组成.实验结果表明:该系统操作方便和可靠性强，具有一定的应用前景.

Zigbee;RT5350;Android;音乐模块

随着现代生活和工作节奏的不断加快，人们越来越追求舒适的生活质量，通过家庭音乐功放设备手动控制音乐的播放，可以达到改善和调节人身心愉悦的效果.然而传统家庭背景音乐系统的搭建，具有施工成本高、不易扩展，同时有线传输使得布线较为复杂，维护升级困难等.本文提出一种基于RT5350嵌入式平台和Zigbee无线通信技术对家庭背景音乐进行无线播放控制的设计方案，通过基于RT5350嵌入式网关模块和Android智能手机的无线通信，可以实现对MP3音乐模块进行无线播放控制功能.

1 总体设计

为了提高传统家庭背景音乐播放控制系统的灵活性和可扩展性，使音乐播放控制系统更加模块化，本系统RT5350嵌入式网关模块加载了Openwrt操作系统之后，具备了串口转WIFI的无线通信功能［1］，这样首先由Android智能手机将播放音乐的控制命令通过WIFI方式发送至RT5350嵌入式网关模块，然后由RT5350网关模块将得到的控制命令通过Zigbee无线通信方式转发至MP3音乐模块，并最终实现对音乐模块的无线控制.系统的总体结构组成如图1所示.

2 系统功能组成

2.1 Android智能手机控制部分

通过Android智能手机的运行界面，发送音乐播放控制命令，包括音乐歌曲播放和暂停、高低音量的调节等控制命令，通过WIFI方式发送至RT5350中央控制网关.

2.2 RT5350网关控制部分

RT5350网关控制部分在加载openwrt操作系统之后，一方面所包含的TCP网络服务器，用于接收智能手机通过WIFI传来的音乐播放等控制命令数据［2］，另一方面将TCP服务器收到的数据通过串口发送至相连的Zigbee协调器节点进行处理.

2.3 MP3音乐模块控制部分

首先由Zigbee协调器建立通信网络，然后Zigbee终端节点加入该通信网络.当RT5350网关控制部分的协调器节点通过串口收到音乐播放等控制命令之后，通过Zigbee无线通信方式发送出去.当带有MP3音乐模块的Zigbee终端节点收到协调器节点发送过来的控制命令之后，实现对MP3音乐模块的播放控制，如图1所示.

图1 智能音乐播放系统结构组成

3 系统的硬件设计

3.1 RT5350网关模块硬件设计

RT5350网关模块中RT5350中央控制单元的是一款标准的嵌入式无线WIFI模块，它是基于通用串行接口，内置TCP/IP协议栈［3］，能够实现用户串口与无线网之间的转换.通过RT5350控制模块，使得传统的串口设备在不需要更改任何配置的条件下，即可通过无线网络传输串口数据.

利用RS232串口与RT5350中央控制单元相连的Zigbee协调器通信模块，采用德州仪器公司的CC2530芯片，CC2530已经在内部固化了Zigbee协议栈的物理层和MAC层［4］，它不仅结合了领先的RF收发器的优良性能，而且能够适应超低功耗要求.RT5350网关硬件结构如图2所示.

图2 RT5350网关硬件结构示意图

3.2 音乐播放控制模块

本系统中采用的音乐播放控制模块是一个提供串口的语音模块，完美的集成了MP3、WAV、WMA的硬解码［5］.同时软件支持TF卡驱动，支持FAT16、FAT32文件系统.它通过简单的串口指令即可完成指定音乐的播放和音量的调节控制.音乐播放控制模块的硬件结构如图3所示.

4 系统的软件设计

4.1 Zigbee通信程序流程设计

无线传感网络系统的核心为Zigbee协调器，其上电启动之后负责建立网络，并开启允许绑定功能，带有音乐播放控制模块的Zigbee终端节点上电启动之后加入网络，组网成功之后，Zigbee协调器节点无线发送由RT5350模块通过RS232串口发送过来数据，当Zigbee终端节点无线收到Zigbee协调器节点发送过来的数据之后，进行解析和控制音乐播放模块，实现对音乐歌曲的播放［6－7］，如图4所示.

图3 音乐播放控制模块的硬件结构图

图4Zigbee通信节点程序流程图

4.2 Android移动终端程序设计

由于对音乐播放模块的控制命令是从Android移动终端无线发送至RT5350网关模块的，因此需要设计一个移动终端运行的Android程序，功能组成具体如图5所示.

对于音乐播放模块的控制命令包括有播放、停止、循环播放、前一首、下一首、音量的高、中、低命令.这里以播放和停止命令进行具体说明如下:

其中长度03就是“03”、“01”、“02”3位数长度，校验码是指长度异或操作码的值.

图5Android移动终端程序功能组成

5 系统测试

为了验证智能音乐播放系统能够正常可靠运行，首先将RT5350网关模块加电启动，然后与之相连的Zigbee协调器节点和带有MP3音乐模块的终端节点进行组网通信成功之后，通过单击移动终端程序主界面相关功能按钮，无线发送播放等控制命令，通过程序测试，功能一切正常.

文中基于Zigbee无线通信技术，提出了一种智能音乐播放控制系统解决方案，设计了以RT5350嵌入式平台作为网关模块，结合Zigbee节点之间通信，实现了Android智能终端进行无线控制MP3音乐模块播放等功能.运行试验表明，基于Zigbee无线通信技术智能音乐播放系统具有通信可靠、抗干扰性好等优点.

［1］姜仲，刘丹.ZigBee技术与实训教程［M］.北京:清华大学出版社，2014.

［2］王浩，浦灵敏.物联网技术应用开发［M］.北京:中国水利水电出版社，2015.

［3］张少军.无线传感器网络技术及应用［M］.北京:中国电力出版社，2010.

［4］高守玮，吴灿阳.ZigBee技术实践教程［M］.北京:北京航空航天出版社，2009.

［5］黄勇坚，王亚丽.智能MP3播放控制系统的设计［J］.电子技术应用设计，2006(8):36－37.

［6］周岭松，余春暄.基于ZigBee技术的温湿度控制系统［J］.电子测量技术，2011，34(6):47－50.

［7］潘伟.基于ZigBee技术的无线传感网络研究［J］.计算机技术与发展，2008，18(9):244－247.

Design and Implementation of Intelligent Music Playback System Based on Zigbee Wireless Sensor Network Technology

WANG Hao1，WANG Wei－qi2
(1.School of Electrical Engineering，Suzhou Chien－shiung Institute of Technology，Taicang 215411; 2.Shanghai Trade School，Shanghai，310000，China)

With the development of the wireless sensor network technology，mobile phones and the expansion of intelligent hardware，wireless control system is designed based on RT5350 embedded platform，realize Android smartphone to play music module using Zigbee wireless communication technology.The system is composed of RT5350 embedded gateway equipment，wireless communication nodes of CC2530 chip and MP3 music module with serial port.The experimental results demonstrated that system is easy to operate，has high reliability and has a good application prospect.

Zigbee;RT5350;Android;music module

TP273

A

1672－2590(2015)06－0034－04

2015－10－15

2014年度江苏省现代教育技术研究课题(2014－R－30190);2014年度上海市教育信息技术研究项目

王浩(1971－)，男，安徽滁州人，苏州健雄职业技术学院电气工程学院副教授.