基于PIC32上實(shí)現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家

• 項(xiàng)目背景

  本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201611/323184.htm

隨著物聯(lián)網(wǎng)的熱潮的到來，2010年國內(nèi)許多省市紛紛發(fā)布的《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》，物聯(lián)網(wǎng)附屬領(lǐng)域智能家居的發(fā)展也得到了非常大程度的推進(jìn)。由于物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，所以在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中我們將智能家居內(nèi)部的傳感器網(wǎng)絡(luò)連接至控制核心PIC32，PIC32通過控制網(wǎng)絡(luò)模塊，按照TCP/IP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)PIC32的Web服務(wù)器功能，使得可以通過手機(jī)、電腦的瀏覽器來遠(yuǎn)程訪問該web服務(wù)器，并以點(diǎn)擊鏈接的形式，控制用電器。這種嵌入式Web服務(wù)器的低功耗和高可靠性，使其特別適合作為家庭小型Web服務(wù)器控制。

二、需求信息

擬采用的平臺：

cerebot 32M×4

兩個(gè)Digilent PMOD 產(chǎn)品：

PmodNIC——網(wǎng)絡(luò)接口控制器

PmodSF-Serial Flash Rom，16或128Mbit

三、項(xiàng)目總概

此次項(xiàng)目，我們計(jì)劃通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對家居環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1. 通過分布于房屋各處的傳感器對房屋內(nèi)外的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集，獲得的數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)或有線連接匯總到此次項(xiàng)目的總控板Cerebot_32MX4上；

2. Cerebot_32MX4按照TCP/IP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)與Web服務(wù)器的鏈接，通過Web達(dá)到遠(yuǎn)程終端設(shè)備（PC、手機(jī)等）同Cerebot_32MX4間的數(shù)據(jù)傳輸；

3. Cerebot_32MX4可以將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給PC和手機(jī)，讓人們在任何能夠連接上網(wǎng)絡(luò)的地方就能了解家中的情況，并對家中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，比如：控制草坪、花園中的灑水系統(tǒng)給花草澆水。在到家前提前10分鐘開啟空調(diào)，讓到家時(shí)能夠馬上享受到舒適的溫度。同時(shí)，人們在家時(shí)也可以利用該方法控制身邊的設(shè)備，使房屋實(shí)現(xiàn)智能化；

4. Cerebot_32MX4也可以自己對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)家中設(shè)施的自動控制，同時(shí)可以通過PC、手機(jī)對自動控制的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置

系統(tǒng)整體框圖如下：

四、硬件設(shè)計(jì)

（1）家庭內(nèi)部信息的采集擬采用Zigbee節(jié)點(diǎn)組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，其中一個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)作為總的傳感器采集點(diǎn)，與PIC32有線連接，其余Zigbee節(jié)點(diǎn)采用無線通信方式與總節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳感器信息的傳遞。

ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。

本項(xiàng)目中，無線通信技術(shù)的應(yīng)用將很好的解決數(shù)據(jù)采集點(diǎn)分散、設(shè)備不集中的問題。

ZigBee在低耗能方面表現(xiàn)突出，明顯由于藍(lán)牙跟WIFI。有關(guān)材料表明，2節(jié)5號干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6～24個(gè)月,甚至更長。因此，通過配置小型太陽能電池板的方式即可對ZigBee節(jié)點(diǎn)進(jìn)行充電，保證其正常的運(yùn)行。

ZigBee具有大規(guī)模的組網(wǎng)能力，非常適合于大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集，解決了智能家居系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集點(diǎn)多的問題。

（2）傳感器網(wǎng)絡(luò)連接至PIC32控制板，PIC32通過控制網(wǎng)絡(luò)模塊，按照TCP/IP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)PIC32的Web服務(wù)器功能。

TCP/IP通信協(xié)議以其高效、可靠、通用性獲得了世界范圍的廣泛使用。

本項(xiàng)目采用Cerebot 32M×4為控制核心，在其中通過軟件方法實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的通信功能，通過進(jìn)一步的擴(kuò)展，在其上搭建起HTTP，F(xiàn)TP，TELNET等高級網(wǎng)絡(luò)功能。

利用TCP/IP協(xié)議中的UDP、IP、ARP及簡單的應(yīng)用層協(xié)議實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)互連，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，同時(shí)擴(kuò)展數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行О霃健?