基于zigbee與linux 的智能家居系統設計方案

圖5 CC2420 硬件電路

4 軟件設計

通過天線接收設備無線節點傳輸過來的數據幀，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，經數據處理后顯示于相應的LCD 觸摸屏上。

4.1 系統主程序設計

CMU以及節點的程序流程圖，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apsFSM()(在APS 層上實現的FSM(有限狀態機))監控中的zigbee 信號。如果現在有節點加入網絡，則LCD 和串口輸出都會給節點分配網絡地址。同樣函數apsFSM()里接收節點發送過來的溫度傳感器采集到的數值及一些按鍵操作，并在LCD 上顯示處理，也同時從串口發送出來。

4.2 處理器軟件結構

處理器采用嵌入式Linux 操作系統，在原Bootloader、Kernel 上修改文件系統，添加GUI應用程序，并修改系統啟動腳本使應用程序在系統啟動時自運行。軟件結構如圖8 所示。

5 測試與分析

為了保證智能家居系統運行的穩定性，我們將主控設備裝入模具中進行了一周高溫測試，系統一直保持了穩定的工作狀態，同時對CMU溫度進行了測量，環境溫度與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的家居設備無線節點進行了性能測試。測試條件為：1、用障礙物將CMU 模塊與家居設備無線節點隔開;2、CMU 模塊的波特率為250kbps;3、每一幀數據為64 字節;5、每次測試數據發送1000 幀，發送間隔為200ms 。實驗結果如表1 所示，由表可以看出，系統如果要正常工作，需保持在200m距離范圍內。

6 結論

本文從智能家居系統設計的成本、功耗、性能等方面出發，設計出一種可行的智能家居系統的構建方案。以高性能、低功耗的S3C2440 芯片裝載linux 嵌入式系統作為中央管理單元的處理器，用zigbee 無線通信協議實現CMU、無線家居設備節點、無線傳感器節點的互聯和互動，使之成為一個小型的家居“物聯網”并且利用成熟的Internet網絡實現了遠程控制。并在硬件芯片選擇和電路設計方面優化了系統的結構，使得系統性能得到了很大的改善，成本也降低了許多。