本設計射頻芯片選用挪威Chipco公司的cc2420芯片。該芯片基于Chipco公司Smart RF03技術。以0.18um CMOS工藝制成。只需極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功耗極低。cc2420的選擇性和敏感性指數(shù)超過了IEEE 802.15.4標準的需求，可確保短距離通信的有效性和可靠性，利用此芯片開發(fā)的無線通信設備支持數(shù)據傳輸率高達250kbps，可以實現(xiàn)多點對多點快速組網。硬件應用電路如下圖5所示：
圖5 CC2420硬件電路
軟件設計
通過天線接收設備無線節(jié)點傳輸過來的數(shù)據幀，經過CC2420自動校驗。若無誤則經過解碼、譯碼，然后經過SPI接口送往ATmega128L，再經過串口UART1送往S3C2440，經數(shù)據處理后顯示于相應的LCD觸摸屏上。
系統(tǒng)主程序設計
CMU以及節(jié)點的程序流程圖，分別見圖6和7。在CMU中先初始化LCD及射頻芯片，然后程序開始初始化協(xié)議棧并打開中斷。之后程序開始格式化一個網絡。最后處理函數(shù)apsFSM()(在APS層上實現(xiàn)的FSM(有限狀態(tài)機))監(jiān)控中的zigbee信號。如果現(xiàn)在有節(jié)點加入網絡，則LCD和串口輸出都會給節(jié)點分配網絡地址。同樣函數(shù)apsFSM()里接收節(jié)點發(fā)送過來的溫度傳感器采集到的數(shù)值及一些按鍵操作，并在LCD上顯示處理，也同時從串口發(fā)送出來。
處理器軟件結構
處理器采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，在原Bootloader、Kernel上修改文件系統(tǒng)，添加GUI應用程序，并修改系統(tǒng)啟動腳本使應用程序在系統(tǒng)啟動時自運行。軟件結構如圖8所示。
測試與分析
為了保證智能家居系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，我們將主控設備裝入模具中進行了一周高溫測試，系統(tǒng)一直保持了穩(wěn)定的工作狀態(tài)，同時對CMU溫度進行了測量，環(huán)境溫度與CMU溫度的比較如下圖所示，理論情況下，CMU工作的最大溫度為45°C，由下圖6.9看出，CMU工作的溫度屬于正常范圍。
同時對智能家居系統(tǒng)的家居設備無線節(jié)點進行了性能測試。測試條件為：1、用障礙物將CMU模塊與家居設備無線節(jié)點隔開;2、CMU模塊的波特率為250kbps;3、每一幀數(shù)據為64字節(jié);5、每次測試數(shù)據發(fā)送1000幀，發(fā)送間隔為200ms。實驗結果如表1所示，由表可以看出，系統(tǒng)如果要正常工作，需保持在200m距離范圍內。
結論
本文從智能家居系統(tǒng)設計的成本、功耗、性能等方面出發(fā)，設計出一種可行的智能家居系統(tǒng)的構建方案。以高性能、低功耗的S3C2440芯片裝載linux嵌入式系統(tǒng)作為中央管理單元的處理器，用zigbee無線通信協(xié)議實現(xiàn)CMU、無線家居設備節(jié)點、無線傳感器節(jié)點的互聯(lián)和互動，使之成為一個小型的家居“物聯(lián)網”并且利用成熟的Internet網絡實現(xiàn)了遠程控制。并在硬件芯片選擇和電路設計方面優(yōu)化了系統(tǒng)的結構，使得系統(tǒng)性能得到了很大的改善，成本也降低了許多。
a&s傳媒是全球知名展覽公司法蘭克福展覽集團旗下的專業(yè)媒體平臺，自1994年品牌成立以來，一直專注于安全&自動化產業(yè)前沿產品、技術及市場趨勢的專業(yè)媒體傳播和品牌服務。從安全管理到產業(yè)數(shù)字化，a&s傳媒擁有首屈一指的國際行業(yè)展覽會資源以及豐富的媒體經驗，提供媒體、活動、展會等整合營銷服務。
粵公網安備 44030402000264號
