基于ZigBee和Android的智能移動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

監(jiān)控系統(tǒng)是與傳感技術(shù)、信息傳遞處理技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等緊密相關(guān)的。監(jiān)控包括監(jiān)視和控制，意味著系統(tǒng)工作在全雙工模式。按通信方式可將監(jiān)控系統(tǒng)分為有線監(jiān)控系統(tǒng)和無線監(jiān)控系統(tǒng)。以往由于信息在無線傳遞時容易受到干擾等一系列的原因?qū)е缕鋺?yīng)用遠(yuǎn)落后于有線監(jiān)控系統(tǒng)，近年來隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無線信息傳遞越來越穩(wěn)定可靠，其抗十?dāng)_能力、糾錯能力和保密能力越來越強(qiáng)。而有線監(jiān)控系統(tǒng)存在著隱蔽性差、抗破壞能力弱等問題，在一些場合難以鋪設(shè)或鋪設(shè)成本高、周期長、費(fèi)時費(fèi)力?？梢灶A(yù)見，無線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用和研究將越來越廣泛。

基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee協(xié)議具有自組織、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)，在無線個域網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和低功耗傳感網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。Android是Google公司推出的一個基于Linux內(nèi)核的智能移動平臺的解決方案，由于Android具有人機(jī)界面友好、可擴(kuò)充性強(qiáng)、安全易用等特點(diǎn)，在推出后短短幾年就已經(jīng)占據(jù)了移動平臺的領(lǐng)軍地位。

當(dāng)前，將ZigBee協(xié)議和Android智能平臺技術(shù)結(jié)合起來進(jìn)行研究的課題十分稀少，相關(guān)的研究成果更是少之又少。因此，本課題的研究具有良好的前瞻性和啟發(fā)性。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能移動監(jiān)控系統(tǒng)由兩個主要的部分組成：信息采集與傳輸子系統(tǒng)和信息處理與控制子系統(tǒng)。信息采集與傳輸子系統(tǒng)采用ZigBee協(xié)議作為基礎(chǔ)，其主要功能是采集環(huán)境信息并將其發(fā)送至信息處理與控制予系統(tǒng)。同時，信息采集與傳輸子系統(tǒng)需要及時的響應(yīng)來自信息處理與控制子系統(tǒng)的各種命令。信息處理與控制子系統(tǒng)是基于Android智能平臺的，需要實(shí)時地顯示自信息采集與傳輸子系統(tǒng)的環(huán)境信息，并將用戶的控制操作轉(zhuǎn)換成用戶命令下達(dá)至信息采集與傳輸子系統(tǒng)。智能移動監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1硬件結(jié)構(gòu)

信息采集與傳輸子系統(tǒng)采用CC2530作為硬件結(jié)構(gòu)的核心。CC2530內(nèi)部集成了業(yè)界領(lǐng)先的射頻收發(fā)器、豐富的片內(nèi)外設(shè)和強(qiáng)大的DMA控制器。集成的射頻收發(fā)器的性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求。豐富的片內(nèi)外設(shè)，如AES協(xié)處理器、CSP協(xié)處理器和SPI等通信接口，為各種基于ZigBee、6LoWPAN和RF4CE等協(xié)議的應(yīng)用提供了有力的支持。強(qiáng)大的DMA控制器為CC2530在高強(qiáng)度、高吞吐量以及實(shí)時性要求嚴(yán)格等領(lǐng)域的卓越表現(xiàn)提供了可靠的保證。LCD采用FSTN顯示模式的LM6059BCW液品模塊。信息采集與傳輸子系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

信息處理與控制子系統(tǒng)采用基于ARM1176JZF-S內(nèi)核的S3C6410微處理器作為核心控制單元。ARM11系列是ARMv6架構(gòu)的第一代實(shí)現(xiàn)。采用兩片K4X51163PC Mobile DDR SDRAM芯片構(gòu)成128 MB的內(nèi)存系統(tǒng)。采用1GB的K9G8G08UOA NAND Flash芯片作為非易失性存儲設(shè)備。采用7寸TFT觸摸屏作為主要的人機(jī)交互設(shè)備。采用100M以太網(wǎng)芯片DM9000AE構(gòu)建以太網(wǎng)接口，用于以太網(wǎng)訪問。信息處理與控制子系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。