依据物联网的照明操控体系以ZigBee、单片机、传感器、C#和PHP程序规划为首要技能手段，包含照明操控单元、ZigBee无线传输层(含网关)、PC展现及操控层3个层次的现场操控单元、CC2430无线传输网络、ARM网关硬件单元、ARM网关客户端软件、依据C#的服务端软件、依据PHP的展现软件等6个子体系，用于完结一套模拟城市照明操控体系。
本课题首要规划了WSN和谐器与ARM网关的串口通讯协议及ARM客户端与PC服务端的TCP/IP通讯协议.然后依据Windows CE 6.0操作体系，运用C#编程言语开发了ARM的客户端软件。经测验，客户端软件完结了按规划的协议将和谐器上传数据发往服务端和将服务端下发数据发往和谐器的功用，功用安稳，具有必定的实用价值。
1 需求剖析
1.1 物联网照明操控体系的组成及作业进程
1.1.1 体系组成
物联网照明操控体系由感知层子体系、传输层子体系、运用层子体系三个部分组成，如图1所示。其间，感知层子体系由开关量照明操控节点组成。传输层子体系包含依据CC2430的ZigBee无线传输网和依据TCP/IP的局域网传输网。运用层子程序体系由运转于服务器上的服务端软件及其它展现软件组成，本体系包含Web展现软件和服务器Server软件。如图1所示。
1.1.2 体系运转进程
在物联网照明操控体系中，一切感知层节点的操控指令均由运用层子体系经过服务端下发给传输层ARM网关客户端，然后由ARM处理器经过串口下发给CC2430和谐器，再由后者经过ZigBee无线网络下发给CC2430终端节点。履行的操作指令首要包含注册网络、获取网络参数、下发操控指令等3个方面。
1)注册网络
体系发动后，CC2430和谐器首要树立无线网络，路由器和终端节点在发现网络后，会主动参加网络，并上传网络参数(物理地址、网络地址、节点类型等)。
2)获取网络参数
体系运转中，为及时发现掉线节点，体系会周期性去问询节点，要求回来网络参数。获取网络参数的流程。
3)下发操控指令
当需求改动各被控目标的运转状况时，体系就需求下发各类操控指令。
1.2 ARM客户端软件的功用需求剖析
ARM网关是传输层子体系的中心设备，首要完结数据转发、协议转化、指令署理和映射、本地存储等功用，支撑无线传感器网络内部数据协同和会聚，支撑ZigBee接入、TCP /IP网络接入，然后桥接无线传感器网络与互联网。
ARM客户端软件首要用于完结接纳ZigBee无线传感网络和谐器上传的数据，然后发送到服务器。一起，关于服务器下发的一些操控指令进行解析，并经过串口传输到无线网络的和谐器。
ARM网关全体上选用分层规划方案，体系结构如图1所示。硬件部分首要包含ZigBee通讯节点、S3C2440 ARM主控模块、USB及网络等外设模块。软件部分包含软件支撑层、运用层。图2中，软件支撑层由硬件驱动、Windows CE操作体系以及支撑Z—Stack的协议栈等构成。运用层由地址适配层、运用协议层、事务逻辑运用程序三部分构成，地址适配层用于Zigbee地址和以太网IP地址与运用层地址的映射，运用协议层是用于标准节点通讯的数据帧格局，二者相互配合可完结节点间数据的通明传输。
本课题所需开发的是软件部分的运用层软件，触及协议转化、数据转发、人机交互等功用，宜选用软件规划中的三层架构进行软件开发。所谓三层架构，是指数据拜访层、事务逻辑层以及窗体表明层。本课题首要触及事务逻辑层和窗体表明层的规划与功用完结。
2 通讯协议规划
2.1 通讯协议规划准则
1)通明传输，将操控与传输别离。协议的规划不宜选用按功用办法规划，而应选用分层办法施行，以便清晰鸿沟。关于本体系而言，整个协议从下自上为分三层，如图3所示。
2)本体系WSN类型节点由和谐器、路由器、传感器节点三种组成，拓扑结构有树状形、星形网络等。因为本体系操控点不多、散布规模较窄，故选用星形网络拓扑结构。支撑
ZigBee无线网播送、点对点通讯。
2.2 ARM网关通讯协议具体帧格局规划
ARM网关通讯协议具体帧格局规划包含注册网络、获取网络参数、回来网络参数、下发操作指令、上传操作成果等协议的规划。
1)注册网络通讯协议
注册网络是指当终端节点或路由器新参加网络后，主意向上级节点发送源节点网络参数的进程。从信息流向来看，注册网络的信息是由CC2430终端节点动身，经和谐器转发至PC。
2)获取网络参数通讯协议
获取网络参数是PC依据人机交互需求，经过WSN和谐器下发获取网络参数指令，终端节点或路由器收到指令后，向上级节点回来源节点的网络参数。本体系中只有当节点主动注册网络失利时，才从服务器手动发送指令获取节点网络参数。从信息流向来看获取网络参数包含从PC到客户端，再由客户端发往和谐器，终究到路由器和终端节点的下行发送指令，以及上行回来网络参数两个方面。
3)回来网络参数通讯协议
当节点收到由客户端转发来自服务端的获取网络指令后，主意向客户端回来节点的网络参数，再由客户端向服务端回来数据。
4)下发操作指令通讯协议
本体系中PC下发操控指令，是经过WSN和谐器下发开灯或关灯指令，终端节点或路由器收到指令后，向上级节点回来源节点的履行成果。从信号流向来看，指令是由PC宣布，经串口发送到客户端，再由客户端经串口将指令送入WSN和谐器，然后下发到终端节点。
5)上传操作成果通讯协议
本体系中操控上传操控指令，是经过WSN和谐器上传到PC下发挑选开灯或关灯指令，终端节点或路由器收到指令后，向上级节点回来源节点的履行成果(包含提取到的温度、湿度以及灯火亮度参数)。从信号流向来看，指令是由PC宣布，经串口送入WSN和谐器，然后下发到终端节点，再经串口传输到单片机。
3 ARM客户端软件规划
3.1 事务逻辑层的规划
事务逻辑层触及数据处理SerialPortClass.cs，包含搜索设备可用的串口、翻开串口、封闭串口、下发指令并接纳数据4种办法。对应办法如表1所示。
3.2 事务逻辑层的功用完结
1)SearchSerialPorts办法
该办法首要用于搜索设备可用串口，其具体代码如下：
2)OpenSerialPort办法
该办法首要用于翻开串口，该办法先判别串口是否现已翻开(0-翻开串口成功;1-串口被占用;2-翻开串口反常;3-翻开串口失利;)，然后在串口未被占用的情况下，翻开串口。
3)CloseSeriaIPort办法
该办法首要用于封闭串口，该办法先判别串口是否现已翻开(串口未翻开，无需封闭)，然后在串口已翻开情况下，封闭串口(0-封闭串口成功;1-串口未翻开;2-封闭串口失利;3-封闭串口反常。
4)SendDataToPort办法
该办法首要用于下发指令并接纳数据，界说一个byte[]类型封装变量cmd，首要判别串口是否翻开。若翻开，则经过第一个默许通道发送cmd，并回来true，若未翻开，直接回来false。
3.3 窗体表明层的规划
1)增加窗体文件并规划窗体
窗体表明层的规划，在规划器中挑选“项目→增加Windons窗体”，翻开“增加新项”对话框。挑选“Windons”模板，增加frmClient.cs窗体，依据需求规划frmClient.cs窗体，如图4所示。
2)frmClient窗体代码文件(frmClient.cs)的结构
在frmClient.cs中，首要需求界说一些全局变量，实例化有关公共目标，然后编写比如衔接设备(串口)、断开设备(串口)、接纳数据、转发数据等事情的处理办法。
3.4 窗体表明层的功用完结
1)frmClient_Load事情处理办法
在frmClient窗体加载事情处理进程中，需搜索并获取当时可用串标语写入ComboBox控件cbbSerialPort的Items中并显现，并设置默许的波特率。其间，经过调用事务逻辑层的Get_Ports办法获取可用串口。
2)btnConnectCoor_Click事情处理办法
该办法用于衔接和谐器，首要提取串口称号、波特率，然后实例化一个串口操作目标并调用事务逻辑层OpenSerialPort办法翻开串口，假如翻开串口成功，则为现已翻开的串口增加DataReceived事情并设置串口衔接。假如翻开串口不成功，则进行过错提示。
3)btnClosePort_Click事情处理办法
该办法用于断开和谐器，首要实例化一个串口操作类目标，然后调用事务逻辑层CloseSerialPort办法封闭串口，假如封闭串口成功，则设置串口衔接。假如封闭串口不成功，则进行过错提示。
4)btnStartListen_Click事情处理办法
该事情履行发动上传功用，要完结该操作需先实例化客户端和网络数据流，再衔接服务端，经过调用SendMessage办法将网关接入到服务器，并经过串口上传数据到服务器，一起调用ReceiveMessage办法接纳来自服务器发向和谐器的指令。
5)btnStopListen_Click事情处理办法
该事情履行中止上传功用，封闭客户端与服务器之间的传输，并断开网关接与服务器。
6)btnSendToServer_Click事情处理办法
该事情履行手动上传功用，经过调用SendMessage办法手意向服务端上传网关装备。
7)btnCleaeWSN_Click事情处理办法该事情履行清空WSN无线网络音讯的功用。
8)btnClearTcpIP_Click事情处理办法该事情履行清空TCP/IP局域网音讯功用。
4 体系测验
4.1 ARM网关客服端软件功用测验
运用VS20005软件生成SmartHomeClient.exe运用文件，然后衔接WinCE6.0，运用同步软件将SmartHomeClient.exe运用文件复制到WinCE 6.0操作渠道，然后翻开在Win CE6.0操作渠道中翻开SmartHomeClient.exe运用文件。如图5所示。然后衔接和谐器和服务端，敞开“发动上传”按钮，和谐器向服务端上传节点数据，服务端下发操作指令，调查网关是否有数据传输。
4.2 体系调试
1)衔接服务器
在服务端翻开的情况下，敞开“发动上传”，衔接服务器成功则提示“接入服务器”，并在lbServerMsg中显现来自服务器的信息。
2)组网
在已衔接和谐器和服务器的情况下，复位节点，经过和谐器向网关发送节点信息，再由网关将节点信息转发至服务器，进行组网。
3)服务器下发操作指令
服务器经过网关向和谐器发送开灯指令，在现已开灯的情况下，服务器经过网关向和谐器发送光照、湿度、温度收集指令。
经测验本体系网关客户端软件，完结了数据的上传和下发功用，到达了规划意图。
5 结束语
本文研讨运用ZigBee无线通讯技能组成无线网络，并将其运用于教室、走廊、大街的智能照明操控体系中。无线智能照明体系的规划是为了对修建的照明设备完结集中统一的办理，将修建的照明设备按场景分类进行操控，并依据室外光照调理照明设备的照度，然后，使修建以及室内室外都有一个杰出的光环境，并能够尽可能的节约能源。在智能照明操控体系中，运用无线通讯的办法，能够防止有线电缆的铺设，降低了体系的装置本钱与装置难度，一起也便于体系的移动，即能够全体的搬迁至别的的环境中进行运用，这样又在另一层面降低了体系的本钱，以及缩短了体系收回赢利的时刻。为了到达体系所需求的功用与要求，在本规划中运用了成都无线龙公司的无线单片机体系作为体系的硬件开发渠道，对体系中的节点设备进行了规划，完结了网络和谐器、路由器操控终端设备以及其他网络节点的原理图规划。一起运用软件开发渠道IAR环境，进行了体系的主程序规划，以及主程序流程图的制造。运用Micresoft Visual Studio 2005开发环境对操控体系的规划制造，完结了真实的智能化。
