一種基于ZigBee技術(shù)的智能家居無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
ZigBee無線通訊子節(jié)點的功能為:
(1)兩路脈沖量數(shù)據(jù)采集,可采集水、電、氣三表數(shù)據(jù);
(2)兩路安防傳感器開關(guān)量數(shù)據(jù)采集,可進行設(shè)防/撤防報警、安防報警(紅外幕簾、門磁、窗磁、玻璃破碎等);
(3)一路模擬量數(shù)據(jù)采集;
(4)一路模擬量數(shù)據(jù)輸出;
(5)一路繼電器觸點輸出;
(6)通過無線通訊IEEE802.15.4協(xié)議及家庭網(wǎng)關(guān)通訊。
3 通訊協(xié)議
3.1 ZigBee協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)
采用符號ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的HeliLink模塊的數(shù)據(jù)幀由數(shù)據(jù)模式、目標(biāo)地址、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)信息與校驗和五部分構(gòu)成,格式如下(數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)都是16進制數(shù)):本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/157765.htm
“數(shù)據(jù)模式”占用一個字節(jié)。“目標(biāo)地址”表示數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)要發(fā)送的目標(biāo)位置(網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點號),它占用一個字節(jié)?!皵?shù)據(jù)長度”表示數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)中從“數(shù)據(jù)1”到“數(shù)據(jù)n”所占據(jù)的字節(jié)數(shù),它也占據(jù)了一個字節(jié)?!皵?shù)據(jù)信息”表示用戶要通過UART0傳送的命令或者有效數(shù)據(jù),占據(jù)的字節(jié)數(shù)由“數(shù)據(jù)長度”決定?!靶r灪汀笔菍Y(jié)構(gòu)中的全部數(shù)據(jù)(校驗和字節(jié)除外)進行的校驗,采用字節(jié)逐位異或的方式實現(xiàn)?!靶r灪汀币舱紦?jù)一個字節(jié)。
3.2 無線網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議幀結(jié)構(gòu)
家庭網(wǎng)關(guān)通訊協(xié)議幀結(jié)構(gòu)是建立在ZigBee協(xié)議幀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的,相當(dāng)于底層協(xié)議中的數(shù)據(jù)場部分。所以幀結(jié)構(gòu)由節(jié)點號、功能編碼、數(shù)據(jù)信息三部分組成,如下所示:
節(jié)點號字段數(shù)據(jù)長度為1字節(jié),其中低四位為數(shù)據(jù)采集功能編號,高四位為子節(jié)點號,如下所示:
功能編碼分為三個部分:方向位、數(shù)據(jù)類型和功能類型。其格式為:
方向位:
根據(jù)主節(jié)點作為通訊發(fā)送者還是接收者,本系統(tǒng)功能可分為兩大類:上行和下行。方向位即決定了這一點。
數(shù)據(jù)類型:
數(shù)據(jù)信息與功能編碼關(guān)系十分密切,根據(jù)功能不同,數(shù)據(jù)場中數(shù)據(jù)的內(nèi)容含義不同;根據(jù)數(shù)據(jù)長度不同,數(shù)據(jù)類型也不同。
功能類型:
每一個功能類型對應(yīng)一種系統(tǒng)功能。通過解析功能類型編碼可得到系統(tǒng)功能,對于下行幀,子節(jié)點得到主節(jié)點通知其執(zhí)行的命令和需要的數(shù)據(jù);對于上行幀,主節(jié)點得到子節(jié)點返回的信息、數(shù)據(jù)和命令執(zhí)行的情況。
數(shù)據(jù)信息存放數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)信息長度可根據(jù)功能編碼中的數(shù)據(jù)類型而定。
4 無線節(jié)點硬件設(shè)計
由于無線節(jié)點使用電池供電,且需要安裝在三表或電器內(nèi)部,要求電池體積很小,因此電池的容量不可能太大。希望一顆鈕扣電池可以有效工作一年以上。無線通訊需要電池提供足夠大的電流,耗電量較大,所以低功耗設(shè)計成為子節(jié)點設(shè)計的重點和難點。
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