Android與ZigBee的遠程控制無線網關設計
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ZigBee技術是基于IEEE802．15．4標準協議的一種近距離無線通信技術，具有功耗低、成本低、容量大、安全性高、抗干擾性能強等特點，被廣泛應用在工業監控、傳感器網絡、家庭控制、安全系統等領域。如何將ZigBee網絡與以太網、WiFi網絡連接，實現便攜式設備(如手機、平板電腦等)對小型區域的實時監控?本文提出了一種基于Android系統的ZigBee無線網關設計方案。
1 系統概述
智能監控系統設計的目的是使用戶可以通過手機或者PC機上網遠程控制終端設備或對環境進行監測。其中網關是系統的核心，主要負責上行各無線終端結點信息的管理和處理，以及下行控制各無線終端結點運作，具有完成不同網絡間協議轉換的功能。本文網關的設計主要完成ZigBee協議與TCP／IP協議的轉換功能，利用WiFi網絡將手持設備連接到以太網，用于控制家電、燈光等，分別完成手機和以太網信息與ZigBee信息之間的相互通信。網關在智能監控系統中的位置如圖1所示。
網關設計采用模塊化方案，由硬件層、系統層和應用層組成，如圖2所示。硬件層描述了網關的硬件組成；系統層是以SAM9M10為核心處理器的網關所移植的Android操作系統；應用層包括網關應用程序、應用協議層和應用地址適配層。
2 系統硬件設計
系統硬件設計采用模塊化設計思想，主要模塊包括SAM9M10核心處理模塊、ZigBee模塊、以太網模塊、LCD模塊、WiFi模塊、電源模塊等。
SAM9M10核心處理模塊包括一個基于ARM926的400 MHz微處理器，支持133 MHz的雙數據率DRAM(DDR2)，并且集成了高速(480 Mbps)USB主機和設備端口、片上收發器、以太網MAC、兩個用于MMC 4．3和SDIO／SD Card 2．0的接口，以及CMOS攝像頭、音頻接口和支持電阻式觸摸屏的LCD控制器。SAM9M10核心處理模塊負責ZigBee數據收發、以太網數據收發、LCD數據輸出、數據存儲等。
ZigBee模塊的主芯片采用TI公司的第二代片上系統CC2530，相比以前的產品，CC2530具有更卓越的RF性能、可編程的256 KB閃存、更小的封裝尺寸和IR產生電路。ZigBee模塊負責與ZigBee網絡其他無線節點進行網絡通信，采用USART或SPI與主控制器通信，本文選擇SPI方式。
以太網模塊采用DAVICOM的DM9161芯片。DM9161是一款單芯片快速以太網PHY，DM9161通過可變電壓的MII或RMII標準數字接口連接到MAC層，支持HPAuto—MDIX，是目前常見的一款物理層收發器。
WiFi模塊由AP(Access Point)和無線網卡組成，其主要特性為：速度快，可靠性高，在開放區域覆蓋范圍廣，方便與現有的有線以太網整合，組網的成本更低。
觸摸屏LCD模塊采用臺灣群創公司的AT102TN03模組，顯示尺寸為10．2寸，顯示比例為16：9，分辨率為800×480，采用LED背光，工作電壓為5 V。
電源模塊由外接5 V電源進行供電，由NS公司的芯片LP38692轉換為3．3 V、LP2983AIM5—1．0轉換為1．0 V，再由Anisem公司的芯片AS1301EHT-ad轉換為1．8 V。系統硬件結構如圖3所示。
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