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基于嵌入式和ZigBee技术的智能家居系统设计

分类:解决方案 作者:微甄智能 来源:网络
摘要:  ZigBee 是一种新兴的无线通信技术,它具有短距离、低功耗、低成本和低数据速率等特点。而智能家居的特点就是网络传输数据量小,对带宽要求低,但是需要的网络实时性好,延迟

  ZigBee 是一种新兴的无线通信技术,它具有短距离、低功耗、低成本和低数据速率等特点。而智能家居的特点就是网络传输数据量小,对带宽要求低,但是需要的网络实时性好,延迟要短,要求接入方便,系统续航能力久、可扩展性强并且后期维护简单。这无疑使ZigBee技术成为了首选,因为ZigBee 技术的主要应用领域就是工业控制、电子设备和楼宇自动化等,它的特点决定了ZigBee 技术能很好地满足智能家居系统的需求。

  1 系统总体方案

  智能家居系统网络大致可分为外部网(因特网)、内部网(ZigBee 自组网)和家庭网关。其中,家庭网关是核心部分,本系统以移植在tiny6410 开发板上的Boa 服务器作为家庭网关,它负责家庭内部网络和外部网络的连接和协议转换。下面介绍内部网, 这里的内部网就是ZigBee 自组网,根据家庭布局采用树状或者星形网络拓扑。ZigBee 自组网包括各个终端节点,这些节点配合继电器控制家庭中各种电器开关、温湿度传感器等家庭中需要被监控的设备对象,从而达到远程监控功能。从通信的角度讲,每个节点即为一个终端,它们相互间通过ZigBee 协议进行无线通信。这里暂不考虑内部网络不同的协议转换问题。

  智能家居系统的总体结构框图如图1 所示。

基于嵌入式和ZigBee技术的智能家居系统设计

  图1 智能家居总体结构图

  2 智能家庭网关设计

  本文设计的家庭网关要处理来自Internet 的数据,要求实现家庭网关的硬件必须提供强大的网络支持,同时需要支持TCP/IP 协议,因此需要操作系统来支持多任务。家庭网关是一个由硬件和软件共同组成的功能实体,将Boa 服务器移植到ARM 开发板作为网关使用。Boa 是一个单任务的小型HTTP 服务器,源代码开放、性能优越,特别适合应用在嵌入式系统中,家庭网关结构图如图2 所示。

基于嵌入式和ZigBee技术的智能家居系统设计

  图2 家庭网关结构图

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