基于JN5139的智能家居內部組網
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智能家居網絡主要包括外部網、家庭網關和內部網。外部網可以是因特網、公用電話網或小區局域網；內部網是家庭內部家電設備互聯的局域網。目前有多種技術應用于內部組網，如HomeRF、電力載波、ZigBee等；家庭網關則是連接外部網和內部網的重要環節，以協議轉換方式完成外部網和內部網的數據交換。
實現智能家居系統的關鍵是智能家居組網技術。智能家居內部網絡的特點：需要傳輸的數據量小；家庭中需要控制的設備多，網絡容量大；傳輸信息需要延時短、實時性高。ZigBee技術是近幾年來發展起來的一種無線通信技術，具有距離短、低功耗、低數據率、低成本、高可靠性、網絡容量大等特點，這些技術特點決定了其能很好地滿足智能家居內部組網的要求。
組成ZigBee網絡的設備有協調器、路由器和終端設備。協調器建立和控制網絡，存儲網絡的信息，包括作為認證中心和安全密鑰的存儲。路由器用來擴展網絡的覆蓋面，并提供備份路由以防止網絡擁塞，可與協調器和其他路由器通信，并且支持子設備。終端設備可以發送或接收信息，不做路由使用，它只能與協調器或一個路由器通信。
2 硬件設計
2．1 組網方式
內部網采用ZigBee協議，ZigBee標準支持星形、樹狀和對等3種網絡拓撲。在星形網絡中，協調器負責發起和維持網絡結構，所有其他終端設備直接和協調器通信。在智能家居中各個節點之間的通信距離比較短，無需路由器擴展網絡覆蓋面。內部網可使用ZigBee星形網絡組網，只需要協調器和終端設備即可構成網絡，從而降低整個系統的組網復雜程度。該系統將協調器與家庭網關統一設計，協調器／家庭網關負責處理與各個終端設備的通信及與外網的通信，終端設備實現環境控制、安全檢測、家電控制等具體的功能。圖1給出系統總體框圖。
2．2 系統原理
當外部網絡傳來的控制信息進入家庭網關，即進入安全檢測和接入認證，如果通過認證，采用協議轉換將控制信息轉換成符合內部網絡傳輸的數據格式送入協調器，并根據家庭網關的控制信息輸送到終端設備。
如果發生非允許入侵、煤氣泄露等異常事件，終端設備檢測并將信息發往協調器，協調器將這些信息送入家庭網關，從而轉化成外部網絡的信息格式，發往遠程監控設備。同時，內部網絡也盡可能完成一些自處理，比如在發生煤氣泄漏時，可以在非人為的干預下打開排氣風扇，將處理結果發往遠程控制端。
2．3 電路組成
采用Jennic公司生產的ZigBee JN5139模塊構成內部網絡。該模塊的特點是以高性能、低功耗的32位無線微控制器JN5139為核心，使用2．4 GHz射頻收發電路，兼容IEEE802．15．4和ZigBee標準；低至2．6μA的睡眠電流；有可供用戶程序使用的128 KB外部SPI接口存儲器；4輸入12 bit A／D轉換器、2個11 bitD／A轉換器、2個比較器；2路UART串口、5個選擇位的SPI接口、1個I2C接口等。JN5139模塊多樣的接口為外接各種傳感器和控制電路提供了便利。
系統將協調器和家庭網關制作在一塊電路板上，圖2給出其電路框圖。這樣作為協調器的JN5139的性能可以充分利用，既可處理內部ZigBee網絡的互聯，也可與外網通信；同時也使得系統結構更為緊湊。外網接入電路可使用GPRS、INTERNET、有線電話網絡等形式，外網的信息經JN5139協議轉換，使其適合在ZigBee網絡中傳輸。
終端設備節點是ZigBee網絡的最終功能單元，與具體的家電設備互聯，圖3給出終端設備節點電路框圖。傳感器采集家電設備或家居環境信息，經由JN5139處理，打包成ZigBee協議的信息格式，送至協調器進行下一步處理。JN5139也接收來自協調器的控制信息，經解碼后送至控制電路，執行相應的操作。
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