家庭室內智能網絡系統設計

摘要：為了能夠實現對家庭環境數據的采集處理以及對家用電器的自動控制，對家庭智能網絡系統整體設計進行了研究。整個網絡以ZigBee技術為基礎，應用JN5121模塊，對網絡中的各種節點進行設計，實現整個系統中各個節點之間無線通信的功能。該系統可以將家庭環境的數據通過短信發送到指定的用戶手機中，用戶還可以通過互聯網對其進行訪問，通過互聯網終端對系統下達指令。本系統功耗超低，網絡組織靈活，成本較低，安全可靠，性能穩定。
關鍵詞：室內智能網絡系統；自動控制；ZigBee；網絡節點

隨著經濟不斷發展和電子信息產業的不斷進步，智能居家系統早已引起了人們的注意。國外智能家居產品主要注重于家庭內部的功能實現，主要是兩種產品：以安全報警為主的系統和同時具有安防報警與家庭自動化功能的產品，但它的價格比較高，在中國市場推廣時遇到了阻力。在國內，智能家居起步相對較晚發展都相對減慢，廠家的構成較為復雜，技術實力也相差懸殊，無法準確地評價其技術水平。雖然市場還沒有較好的展開，但是我國的一些實力較強的公司已開始技術儲備，越來越多的機構和個人開始了對智能家居的研究，因此我國智能家居的蓬勃發展指日可待。本文所提出的家庭室內智能網絡系統整體以ZigBee無線通信技術為基礎，以實現安防報警和家用電器遠程控制的功能。

1 關鍵技術
1．1 ZigBee
ZigBee是一種高可靠的無線數傳網絡，類似于CDMA和GSM網絡，ZigBee數傳模塊類似于移動網絡基站。通訊距離從標準的75米到幾百米、幾千米，并且支持無線擴展。它的基礎是IEEE 802．15．4，這是IEEE無線個人區域網(PAN)工作組的一項標準，被稱作IEEE 802．15．4技術標準。完整的ZigBee協議套件由高層應用規范、應用會聚層、網絡層、數據鏈路層和物理層組成。其技術的主要特點是：數據傳輸速率低，功耗低，成本低，網絡容量大，時延短，安全，有效范圍小，工作頻段靈活，數據傳輸可靠性高，以及很好的兼容性。因此，ZigBee的主要應用領域集中在了消費家用電子產品和傳感器網絡領域。
1．2 JN5121模塊介紹
本文中選擇的核心模塊是JN5121-Z01-M01，它是JENNIC公司推出的一款應用兼容IEEE 802．15．4標準和ZigBee技術的收發芯片。JN512 1是一款兼容于IEEE802．15．4的低功耗，低成本無線微型控制器。該模塊內置一款32位的RISC處理器，配置有2．4 GHz頻段的IEEE 802．1 5．4標準的無線收發器，64 KB的ROM，96 KB的RAM，為無線傳感器網絡應用提供了多種解決方案，同時高度集成化的設計簡化了總的系統成本。
JN5121內置的ROM存儲器集成了點對點通訊與網狀網通訊的完整協議棧；JN5121內置的RAM存儲可以支持網絡路由和控制器功能而不需要外部擴展任何的存儲空間；JN5121內置的硬件MAC地址和高度安全的AES加密算法加速器減小了系統的功耗和處理器的負載；JN5121支持晶振休眠和系統節能功能，同時提供了對于大量的模擬和數字外設的互操作支持，讓用戶可以方便的連接到自己的外部應用系統。圖1為JN5121 內部結構示意圖。