基于Cortex—M3處理器的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

2．1 中心控制器
本系統(tǒng)選用意法半導(dǎo)體公司的STM32F207為中心控制器。該芯片基于專門用于高性能、低功耗、低成本、實時性嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的ARM Cortex-M3內(nèi)核，內(nèi)部資源豐富，提供了多個USART、I2C、SPI、I／O接口并整合了全速USB OTG接口、以太網(wǎng)10／100MAC以及8～14位相機傳感器并行接口，處理性能高達150 Dhrystone MIPS，內(nèi)置多達128 KB～1MB的閃存和132 B的SRAM。該芯片能完成家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)各種不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和信息共享，以及與外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換。作為智能家居監(jiān)控信息平臺的核心部分，它具有功耗小，可靠性好，性價比高的優(yōu)點。
2．2 ZigBee節(jié)點
在智能家居監(jiān)控系統(tǒng)中，ZigBee節(jié)點模塊采用JENNIC公司的JN5139。該芯片嵌入到主控制器、信息家電、各種傳感器中，將信息家電、門禁安防、三表等組成星形ZigBee網(wǎng)絡(luò)。同時該芯片充當(dāng)協(xié)調(diào)器和終端監(jiān)控節(jié)點的角色，負(fù)責(zé)傳輸網(wǎng)絡(luò)命令和數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)發(fā)和管理終端監(jiān)控節(jié)點之間的數(shù)據(jù)。該芯片將各終端節(jié)點的信息傳輸給主控制器，家庭出現(xiàn)異常時，將報警信息發(fā)給用戶手機和小區(qū)管理終端；同時接收用戶的控制信息，轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的終端監(jiān)控節(jié)點。監(jiān)控終端節(jié)點負(fù)責(zé)對各子傳感器節(jié)點進行數(shù)據(jù)的采集和傳感器狀態(tài)的控制，包括家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的門磁開關(guān)狀態(tài)、紅外對射探測器、火災(zāi)探測器、煙感和燃?xì)庑孤短綔y器數(shù)據(jù)等。
本監(jiān)控系統(tǒng)采用的JN5139，是業(yè)界第一款與IEEE 802．15．4兼容的低功耗、低成本無線控制模塊，集成了32位的RISE處理器，并且擁有豐富的模擬和數(shù)字外設(shè)，只需添加少量的外圍元件即可完成該通信功能硬件的設(shè)計。該模塊的數(shù)據(jù)傳輸和交換都是通過SPI總線完成的。
2．3 網(wǎng)絡(luò)通信接口
STM32F207內(nèi)嵌了一個以太網(wǎng)MAC，并有專用的DMA，實現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)的高速傳輸。而且支持默認(rèn)的介質(zhì)無關(guān)接口(MII)和精簡的介質(zhì)無關(guān)接口(RMII)兩種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的物理層接口，所以只需外接一片物理層收發(fā)器，就能完成以太網(wǎng)幀的接收和發(fā)送，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。在該設(shè)計中采用DP83848C，它是一款功能全、魯棒性好、功耗低、價格低的10／100Mb／s單路物理層(PHY)器件，通過配置AFIO_MAPR寄存器中的bit23，MII_ RMII_SEL來選擇RMII，把與接口相連的信號線簡化到7根，大大節(jié)約了成本。為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口，采用了PULES的J0011型變壓器與DP83848C收發(fā)差分線連接，其主要功能是轉(zhuǎn)換電平并抑制高頻干擾接入以太網(wǎng)以及防止燒壞元器件，實現(xiàn)帶電插拔功能。J0011型變壓器還集成了RJ-45接頭，簡化器件之間的連線，節(jié)省PCB板的空間，提高高頻信號傳輸?shù)目煽啃浴＝涌谠O(shè)計如圖3所示。