跟着无线通讯技能和物联网技能的深入开展，将无线通讯技能运用在智能家居操控范畴往后的开展趋势。现在智能家居操控体系首要选用的是有线通讯方法。包含串口线、以太网、同轴电缆等。有线通讯方法的长处是技能老练、传输牢靠、速度快，但需求进行许多的布线作业，可扩展性差，本钱也高。与其他短距离无线技能比较，根据ZigBee技能的无线传感网络以其低复杂度、低本钱、低功耗等特色成为了组成智能家居操控网络的首选计划。本文针对现有的智能家居操控体系的开展现状，提出了一种根据ZigBee智能家居操控体系的解决计划
。
1 ZigBee无线通讯技能简介
ZigBee起初是由IEEE 802.15作业组提出的，并拟定规范了IEEE 802.15规范。ZigBee是根据此规范规范的一种近距离、低复杂度、双向无线通讯技能，首要适合于自动操控和长途操控范畴，可以嵌入各种设备中。Zigbee技能有如下首要特色：
1)低功耗：ZigBee因为传输速率低，而且支撑休眠形式，因而具有低碳节能的作用。经测验，在低耗电休眠形式下，用2节5号干电池可支撑1个功用节点作业最长达24个月，由此在相同状况下，蓝牙可作业1月左右，而WiFi作业时间仅有几个小时，这是Zigbee的杰出优势。
2)低本钱：因为ZigBee规范协议的大幅简化，降低了对通讯处理器的要求，仅需求8位处理器，主节点需求32 kB的RAM，子功用节点的4 kB的ROM即可，在很大程度上降低了芯片的本钱费用。
3)短时延：的响应速度非常快，从休眠状况唤醒，进入作业状况仅需15 ms，ZigBee各节点衔接，进入网络只需30 ms。比较较，蓝牙需求3～10 s、WiFi需求3 s。
4)数据传输速率低：只要10k字节/秒到250k字节/秒，专心于低传输运用。
5)网络容量大：每个ZigBee网络最多可支撑255个设备。
2 体系的总体规划
2.1 体系架构规划
智能家居操控体系的规划首要包含根据ARM处理器网关服务器规划、根据ZigBee无线传感网络的组成、操控终端的规划，被操控终端节点的规划。体系的全体架构如图1所示。
ARM处理器为智能家居操控体系的操控中心，智能手机和LCD接触屏作为操控终端，智能手机经过WiFi接入ARM操控中心，智能手机完结长途操控，LCD接触屏完结本地近程
操控。ZigBee无线技能将被控终端组成成一个内部无线局域网。根据ARM家庭内部操控中心(家庭网关)承受来自长途(智能手机)和本地(LCD接触屏)的操控指令，和谐处理这些操控指令，来操控底层的家用设备。底层构建的根据ZigBee技能的无线局域网掩盖灯火操控、窗布操控、环境参数的收集、常用家电的操控。终究完结智能手机、LCD接触屏经过体系操控中心能实时和谐操控根据ZigBee技能无线传感网络所掩盖的常用家庭设备和收集环境参数。
2.2 体系组网规划
本体系是选用ZigBee无线技能组成的内部局域网络。ZigBee界说了两种物理设备类型全功用设备FFD(Full Function Device)和精简功用设备RFD(Reduced Function Devi ce)。FFD支撑任何拓扑结构，可以充任网络和谐器(Network Coordinator)，能和任何设备通讯。RFD一般只用于星型网络拓扑结构中，不能完结网络和谐器功用，且只能与FFD通讯，两个RFD之间不能通讯。但它们的内部电路比FFD少，因而完结相对简略，也更节能。
ZigBee网络支撑3种功用设备：网络和谐器(Network Coordinator)、网络节点(Network Node)及IEEE节点(IEEENode)。前两种都是FFD，可以与任何节点通讯。IEEE节点是RFD。
ZigBee有3种网络拓扑结构：星型(star)、簇树型(Cluster)和网状网(MESH)，详细选用哪种网络拓扑结构，应考虑家庭网络的实践状况。因为家庭电器设备散布在不同的房间，屋内墙面等障碍物多，因而通讯信号会遭到搅扰，在归纳本钱、灵敏性、牢靠性等多要素的考虑，本次智能家居操控体系选用星型(Star)拓扑方法，星型(Star)拓扑具有延时时间短、操作简略等其他网络拓扑结构没有的长处。星型(Star)拓扑结构如图2所示。
3 体系硬件规划
体系操控中心(ARM处理器)选用Samsung S3C2440处理器，选用外接DM9000以太网卡与USB WIFI模块来接入以太网与WIFI网络，经过串口操控ZigBee和谐器，一起装备了接触屏支撑本地接触界面操作。被控终端子节点首要由ZigBee子节点模块、MCU操控单元与被控终端(灯火、窗布、家电)组成。
Atmega16单片机作为操控单元经过串口承受来自ZigBee子节点的操控指令并产生了相应的操控指令操控被控终端。ZigBee模块的微操控器是选用TI公司的CC2530，该芯片与操控单元经过串口通讯。LED调光驱动芯片选用的是P4115，它是一款接连电感电流导通形式的降压恒流源，经过DIM引脚输入占空比可调的PWM，便能输出巨细可调的横流LED驱动电流，最大输出电流可达1 A，最大可以驱动25～30 W的LED。窗布操控是选用步进电机，家电操控是选用红外方法，温度收集是选用ZigBee内部集成的温度传感器。体系硬件框图与被控子节点硬件框图如图3所示。
4 体系的软件规划
4.1 服务器的规划
根据ARM渠道的操控体系移植了Linux操作体系，因而服务器的规划是根据Linux渠道的服务器的规划。因为Linux内核代码开源、内核可裁剪，因而Linux成为嵌入式渠道操作体系的首要。Linux是类Unix体系，它承继了Unix强壮的功用和极佳的安稳性，并降低了对硬件环境的要求。因为Linux的规划者从头改写了TCP/IP协议，因而Linux具有更为安稳和灵敏的网络功用。
服务器规划技能有许多，按运用的协议来分有TCP服务器和UDP服务器。按处理方法来分有迭代服务器和并发服务器。一个好的服务器，一般都是并发服务器。本体系也是规划成并发服务器。在客户端朋艮务器形式中，将恳求服务的一方称为客户(client)，将供给某种服务的一方称为(server)。本体系便是选用的这种客户、服务器(C/S)形式。服务器承受来自客户端的操控指令后经过串口写相应的指令Zigbee和谐器。服务器是运用select模型完结的TCP并发服务器，服务器软件流程图如图4所示。
4.2 被控终端软件的规划
被控终端首要由ZigBee子节点模块、MCU操控单元与被控终端组成。操控终端发送操控指令，经过服务器经过Zigbee和谐器转发给相应的Zigbee子节点。Zigbee子节点经过串口写相应的指令给Atmega16单片机，单片机别离完结特定的功用(操控灯火、家电、窗布)。操控终端单片机的作业流程图如图5所示。
5 体系测验与剖析
5.1 根据ZigBee的组网测验
根据ZigBee协议成功组成了一个星型网络，一个和谐器，3个子节点(网络节点、IEEE节点)。和谐器担任组成网络，子节点接入网络后完结与和谐器之间通讯。经过串口帮手对和谐器与网绺节点之间的数据收发进行了测验。子节点承受数据时网络通讯方法为播送方法，和谐器每隔100 ms发送一字节数据给网络节点。和谐器承受数据时，网络通讯方法为点播方法，节点每隔100 ms向网络和谐器发送一字节数据。测验成果如表1所示。
5.2 体系的联合测验
发动Mini2440体系板(体系操控中心)并运转服务器程序和QT界面操控程序，发动ZigBee和谐器和子节点并衔接与子节点相衔接的被控终端，发动客户端程序。整个体系能安稳和谐运转。服务器能精确接纳来自客户端所发送的操控指令并写相应的指令到与Mini2440开发板串口相衔接的ZigBee和谐器。
服务器运转状况如图6所示。QT界面程序能完结对常用设备的本地操控，QT操控界面如图7所示。主操控界面如图7(a)所示，灯火操控界面如图7(b)、家电操控界面如图7(c)
所示。
6 定论
本文根据ZigBee无线通讯技能、以ARM处理器为操控中心提出了一种智能家居的全体架构和解决计划。在ARM渠道上建立一个并发服务器和一个QT界面程序。能和谐承受来自智能手机和LCD接触屏发来的操控指令而且正确操控相应的被控终端。达到了智能家居操控体系操控智能、便利、可扩展性好等长处。经过实践测验体系比较安稳，人机界面友爱，达到了规划要求。因为篇幅有限相关根据安卓渠道的客户端程序的开发、组网规划、终端规划等技能细节就没叙说。
