ZigBee+GPRS照明控制系統(tǒng)方案

　　一、系統(tǒng)總規(guī)劃

　　底層部分配置圖

　　1. 功能介紹：

　　系統(tǒng)的底層部分(指現(xiàn)場控制器以下)由現(xiàn)場控制器，照明終端主控制器(Coord)，照明終端控制器(Router/RFD)構(gòu)成。照明終端主控制器接收現(xiàn)場控制器通過GPRS模塊發(fā)送過來的控制器信號后通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)采用透明傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送命令到照明終端控制器(節(jié)點)，對其進行控制操作或讀取其狀態(tài)。主控器(Coord)將現(xiàn)場采集(或巡檢)的路燈狀態(tài)信息通過GPRS模塊發(fā)送到現(xiàn)場控制器。主控制(Coord)與終端控制器采用分組的方式通訊，每個組有一個組號，同一區(qū)域內(nèi)允許有多組路燈，各組之間互不干擾。

　　2. 系統(tǒng)特點：

　　1)基于成熟的Zigbee網(wǎng)絡(luò)，具有高穩(wěn)定性和可靠性的特點。

　　2)低成本。通過大幅簡化協(xié)議，降低了對通信控制器的要求，ZigBee免協(xié)議專利費。

　　3)低速率。ZigBee工作在250kbps的通訊速率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。

　　4)長距離。普通模塊傳輸范圍一般介于10～100m之間，在增加RF發(fā)射功率后，亦可增加到100m-1km。這指的是相鄰節(jié)點間的距離。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠。

　　5)短時延。ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點連接進入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進一步節(jié)省了電能。

　　6)高容量。ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),最多可組成65000個節(jié)點的大網(wǎng)。

　　7)高安全。ZigBee提供了三級安全模式，包括無安全設(shè)定、使用接入控制清單(ACL)防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標(biāo)準(AES128)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。

　　8)免執(zhí)照頻段。采用直接序列擴頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療2.4GHz(全球) (ISM)頻段。

　　3. 系統(tǒng)參數(shù)

　　主芯片：CC2430F128

　　頻段：2.4-2.475GHz

　　通訊協(xié)議：標(biāo)準IEEE 802.15.4、ZigBee2006

　　網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：網(wǎng)狀或串狀

　　調(diào)制方式：DSSS

　　數(shù)據(jù)傳輸速率：≤250KBps

　　接收靈敏度：-103 dBm

　　通信距離：可達200m以上(加PA)

　　發(fā)射電流：約28mA，(加PA后60mA)

　　接收電流：約28mA(加PA后60mA)

　　休眠電流：20uA以下

　　工作溫度-30-80℃

　　二、照明終端控制器(Coord)

　　1. 系統(tǒng)組成框圖

　　圖1

　　2. 功能

　　由于主控制器的CC2430負責(zé)的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)較重所以采用一個專用的MCU做處理。CC2430只負責(zé)網(wǎng)絡(luò)部分的處理; GPRS撥號，數(shù)據(jù)接收，命令和數(shù)據(jù)的下發(fā)由MCU來完成。照明終端主控制器接收現(xiàn)場控制器通過GPRS模塊發(fā)送過來的控制器信號后通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)采用透明傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送命令到照明終端控制器(節(jié)點)，對其進行控制操作或讀取其狀態(tài)。

　　主控制器和現(xiàn)場控制器通過GPRS模塊通訊，GPRS模塊工作于Socket模式下，采用透明傳輸?shù)姆绞?通訊協(xié)議見附件)。GPRS之間的通訊請求采用電話喚醒的模式，有數(shù)據(jù)請求對方時撥打電話，核對相應(yīng)的呼叫方后在通過GPRS建立通訊(這部分需咨詢ZLG的相關(guān)產(chǎn)品)

　　MCU選用ST公司主流的STM32控制器，采用Cortex-M3內(nèi)核，兼有成本和性能的優(yōu)勢，具有豐富的接口，有內(nèi)置看門狗電路，3個帶握手控制的USART。(也可以改為現(xiàn)場控制器相同的LPC213x控制器)。

　　三、照明終端控制器(Router/RFD)

　　1. 系統(tǒng)組成框圖

　　圖2

　　2. 功能

　　照明終端控制器中CC2430模塊主要負責(zé)接收從主控制器下傳的控制信息發(fā)送給照明燈控制器，并將采集的到的燈狀態(tài)發(fā)送給主控制器。