基于ZigBee的无线遥控系统的设计

引言

通信技术、嵌入式技术和信息家电的飞速发展，使智能家居网络的构建成为可能。ZigBee以其低成本、低功耗的特性成为了智能家居无线网络的首选技术标准。

目前通用的家电遥控系统常用的无线控制手段有蓝牙、红外等。蓝牙技术 复杂度高，加上成本过高且不能满足低功耗的要求，因而在家庭网络领域没有得到普及；红外技术只能在可视范围内实现点对点的通信，对方向性要求较高，无法灵活的构成网络同时控制多个终端设备。本文应用ZigBee无线技术与嵌入式系统结合设计的家电无线遥控系统，可以实时的获取各个终端设备的状态信息，灵活控制ZigBee网络中的各个终端节点。

1 ZigBee技术简介

ZigBee是一组基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的技术标准 。ZigBee协议栈由高层应用规范、应用汇聚层、网络层、媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY）组成。

在ZigBee网络中，存在两种不同类型的网络设备，一种是具有完整功能的设备，即全功能设备（FFD），另一种是简化功能的设备，即精简功能设备（RFD）。在网络中，FFD通常可以成为网络协调器或者网络路由，也可以作为终端设备存在于网络中，可以同时和多个RFD或多个其他的FFD通信；RFD则不能作为网络协调器，只能和一个FFD进行通信，功能较FFD简单，容易实现。

ZigBee技术网络支持两种拓扑结构：星型网络拓扑、树型网络拓扑和点对点的对等网络拓扑，每一个ZigBee网络都需要一个FFD协调器实现网络的协调功能。本文采用的是星型网络拓扑。

2 系统的总体架构

ZigBee家电无线遥控系统的总体框图如图1所示。

2.1 ZigBee遥控系统的硬件平台

ZigBee遥控器的硬件构建如图2所示。

ZigBee无线遥控器作为网络协调器，既要接收和处理来自ZigBee网络的数据，又要根据用户要求控制网络中各个节点的工作，所需要处理的数据量较大，因而本文采用ARM920T内核的嵌入式微处理器s3c241O作为遥控器的核心处理芯片。

s3c2410是三星公司推出的一款面向高性价比、低功耗、体积小、高性能、高集成度的16／32位RIsc嵌入式微处理器。存储器使用64M的NAND nash和64M的sDRAM。

ZigBee无线收发芯片采用飞思卡尔公司开发的符合IEEE8O2.15.4标准的Mcl3192射频收发芯片 。它工作在2.4GHz频段，支持对等、星型和树型网络结构，与Mcu通过四线sPI接口连接。

2.2 终端节点的硬件实现

遥控系统终端节点是嵌入到家电系统里面的一个模块。

ZigBee网络组网成功后，该模块负责和嵌入式ZigBee遥控器通信，把家电的运行状态参数通过ZigBee网络发送给遥控器端，并接收来自遥控器的控制信息，进而控制家电调整参数，以达到用户的要求。终端节点的硬件框架如图3所示。

设备终端节点的功能是收发数据并执行控制命令，因此，设备节点对硬件平台的要求较低，本文采用的终端节点的中央处理器为Mc9so8G1'60，z唔Bee收发芯片仍为Mc13192。

Mc9S08GT6O 是摩托罗拉一款低功耗、高性能的8位单片机，工作在40MHz主频上，通过sPI总线控制Mc13192。

MC9S08GT60集成了60KB F1ash ROM 与4KB RAM，为移植协议栈提供了足够的存储空间。