基于ARM9和ZigBee的智能家居系统的设计.PDF

维普资讯 第21卷 第 6期 武 汉 科 技 学 院 学 报 、b1．21No．6 2008年 6月 JOURNALOFW UHAN UNIVERSITY OFSCIENCEAND ENGINEERING Jun．2008 基于ARM9和ZigBee的智能家居系统的设计 陈强，许乐平，王艳 (武汉科技学院 电信学院，湖北 武汉 430073) 摘 要：结合嵌入式技术和 ZigBee无线通信技术开发了智能家居系统。给出了智能家居系统总体框 图， 对各部分的硬，软件进行了设计，并阐述了实现该系统的几个关键问题。用户可以通过网关对智能家 居系统进行远程监控，在室内可以利用 内嵌ZigBee模块的手持设备 (如PDA)对网络的家 电设备进行 集 中管理和监控。 关键词：智能家居；家庭网关；ARM9；ZigBee 一 中图分类号：TM76 文献标识码 ：A 文章编号：1009--5160(2008)--0048--04 0 引言 智能家居网络传输数量小，无需太大的传输速度 ；家庭 中的各种家电设备多，需要的网络量大 ；信息的实 时性要好 ，时延要短。ZigBee是近几年发展起来的一种短距离无线通信技术，具有短距离，低功耗 ，低数据率， 低成本 ，安全可靠等优点。ZigBee的技术特点决定了其能很好的满足智能家居网络的上述需求。 l 系统总体方案 智能家居网络的总体结构可以划分为外部网络 ，家庭网关和内部网 3个部分。外部网可以是小区局域网， 有线 电视网，电话网和 Internet等，大多采用 比较成熟的技术。内部网则是用于互连家庭 内部各种家 电设备的局 域网，主要包括信息家电部分 ，环境控制部分，安防报警部分和三表抄送部分。各部分又包含多个节点，每个 节点即为通信的一个终端。各节点之间相互独立，某一个节点出现故障时不影响到其他节点的运行。家庭网关 是连接家庭 内部网和外部网的网络连接设备 ，将 内部网按人外部网，为外部网络提供对家庭内部联网设备的控 制功能；同时家庭网关允许家庭内部可以采用不同的联网技术 ，但 由于我们定义的家庭内部网络只采用 ZigBee 技术进行无线连接 ，所 以我们不需要考虑家庭 内部网络不同协议的装换。 其中，家庭网关采用ARM9架构的32位嵌入式 RISC处理器。通过在家庭网关和各种家电设备中嵌入基于 ZigBee芯片的无线网络收发模块 ，实现网关和各个网络子节点的数据传送，从而实现家庭内部各种设备的无线 连接和家庭的自动化。 智能家居系统的总体框 图以上如图 1所示。 2硬件设计 2．1ZigBee技术 ZigBee是一种新兴的近距离 ，低复杂度 ，低功耗 ，低数据速率 ，低成本的无线网络技术。zigBee采用 白 组织方式组网，这种架构被称为无线基础构架的无线局域网，这种架构对网络内部的设备数量不加限制，并可 随时建立无线通信链路。协调器一直处于监听状态 ，一个新添加的RFD会被网络 自动发现。 2．2家庭网关 ， 收稿 日期 ：2008—5—25 作者简介 ：陈强 (1984．)，男，研究生，研究方向：智能家居 维普资讯 第 7期 陈强，等：基于AMR9和ZigBee智能家居系统的设计 49 图l智能家居系统的总体框图 家庭网关是智能家居系统的核心部分，它实际上就是一个功能齐全的嵌入武系统。硬件设计上采用功能强 大的ARM9芯片加上其他功能模块 ，并且外接一个 ZigBee无线收发模块，以实现对家庭内部网的各种家电设 备的控制。软件上主要是移植 uC／OS一Ⅱ实时操作系统，并在其上开发驱动程序，应用程序。其硬件结构如图2 所示 。