引言

目前家電控制領域發展的主要方向是信息家電智能化。許多家庭希望能實現各種家電“遠程監控一體化”。即通過一個遙控器隨時隨地了解和控制各種家電。信息家電的數據傳輸的特點是低速率、低數據量，新出現的ZigBee技術為解決此類無線傳輸與控制問題提供了一種切實可行的技術解決方案。本文就是以ZigBee技術為基礎，結合ARM和GPRS技術提出了信息家電遠程監控無線通信方案。

1 ZigBee技術簡介

ZigBee是一種基于IEEE 802.15A標準的短距離無線通信的技術規范，它包含3個工作頻段、27個信道，每個頻段的傳輸速率和通信范圍各不相同。ZigBee技術擁有低功率、低速率、通信范圍較小、網絡容量大和組網簡單等特點，且擁有省電、安全、可靠、成本低、時延短等優點。方便實現對信息化家電的組網與監控。

2 信息化家電通信方案設計

通信方案采用相對簡單的ZigBee星型結構。即以ZigBee協調器（含全功能ZigBee設備FFDl為整個通信方案的核心。以多個ZigBee終端設備f含半功能設備RFD）作為周圍的節點。構成一個星型網絡。再結合遠端控制，該方案可由以下這幾部分組成：ZigBee協調器、ZigBee終端設備（被控對象，例如煤氣水三表等電器）、Intenet、遠程計算機。其中ZigBee協調器負責與ZigBee終端和外部網絡之間的通信，是整個系統的核心。Zig—Bee終端設備負責數據的采集和各種數據的傳輸。

根據方案的組成又可將該方案可分為兩大模塊：

一是家庭ZigBee協調器模塊；二是ZigBee終端模塊。

前者又分為核心控制模塊、協調器端無線收發模塊、網絡接El模塊和GPRS通信模塊：后者分為終端收發模塊和數據采集與控制模塊。其模型如圖1。家庭ZigBee協調器模塊以ARM微處理器為核心。通過協調器端無線收發模塊與終端模塊實現通信。通過GPRS與手機通信，通過Internet與遠程計算機通信。

實現各模塊的功能并相互之間的通信。就可以通過手機或者通過Intenet上的遠程計算機。實現對信息化家電實現遠程的監控。

3 信息化家電通信方案的模塊及軟件流程

3.1 ZigBee協調器結構模型及其應用程序的開發

（1）ZigBee協調器結構模型

ZigBee協調器開發平臺采用的是基于ARM920T核的S3C2410X微處理器。是整個通信方案的核心。

協調器的無線收發模塊用的ZigBee全功能設備——RF收發芯片CC2430.實現一對多的短距離通信。由于CC2430已固化了ZigBee協議棧的底層f即PHY層和MAC層）。只需配簡單的外圍設備即可構成協調器的收發模塊。GPRS用來實現遠距離的數據傳輸。這一塊可選擇GPRS微處理器MC35i及外圍電路組成。

也可以采用市場上現有的成熟產品來實現。且S3C2410X微處理器內部不具備網絡接E1.協調器用微處理器和以太網控制芯片（CS8900A）一起并配合輔助電路實現網絡接口功能。這樣。通過S3C2410X微處理器要實現ZigBee協調器端與ZigBee終端之間的通信；GPRS與手機之間的通信；通過Intenet與遠端計算機之間的通信。S3C2410X微處理器為核心的協調器結構模型如圖2。

其中，結構模型中電源電路、系統時鐘電路、系統復位電路、Flash／SDRAM存儲器接口電路是S3C2410X微處理器運行的基本電路。JTAG接口、以太網接口、串口以及無線收發模塊（CC2430和其外圍電路構成）。是實現協調器功能的主要的接口電路。

JTAG標準主要用于芯片內部測試及對系統進行仿真、調試。標準的JTAG接口有四線。且接法簡單。

MAX232和RS232實現串口功能。用于協調器與GPRS設備之間傳輸數據。GPRS采用市場上現有的產品。將自帶應用程序稍做修改。讓GPRS自動收發數據。

無線收發模塊主要是用于ZigBee星型網絡的建立、初始化。以及與多個ZigBee終端設備間的數據收發。

（2）ZigBee協調器軟件開發流程

在ZigBee協調器結構中。基于ARM920T的S3C2410X微處理器是核心器件。采用嵌入式操作系統，要求該系統內核小而穩定、網絡功能強大和出色的文件系統支持等，選擇¨cLinux。首先，在S3C2410X微處理器植入IxcLinux.確定一個控制平臺。然后編寫并安裝網口、串口、JTAG接口等相關硬件的驅動程序。再編寫由核心器件所控制的3個通信子程序。即S3C2410X微處理器與GPRS之間的串口通信、S3C2410X微處理器與CC2430之間的通信、S3C2410X微處理器與遠端計算機之間的通信。最后是家電的數據采集、傳輸以及遠端控制程序。也包括3個子程序。即ZigBee協調器端無線收發模塊與多個ZigBee終端收發模塊之間的通信、GPRS與手機之間的通信、遠端計算機的監控程序。在嵌入式系統的交叉開發環境下，協調器模型的軟件開發流程如圖3。

3.2 ZigBee協調器與ZigBee終端之間的通信

ZigBee協調器與ZigBee終端之間的通信可分ZigBee星型網絡的建立和網絡間數據的傳輸兩個部分。

ZigBee的軟件開發主要是ZigBee協議棧的網絡層、鏈路層以及應用層的開發。ZigBee星型網是以協調器f全功能設備FFD）為核心。周圍是ZigBee終端（半功能設備RFD）。RFD只能與FFD通信。若要實現RFD之間相互通信。只能通過FFD中轉。每個ZigBee都有自己唯一的64位MAC地址。組網后有自己的網絡ID.通過事先設定的綁定表來查找目標節點。實現源節點與目標節點之間的通信。星型網絡的建立可分為兩個部分：ZigBee協調器網絡的建立和多個ZigBee終端的接人與數據傳輸。其流程分別如圖4。

GPRS與手機之間的通信技術非常成熟。產品很多，也很容易實現。遠程監控程序是個普通的網絡通信程序，應將監控對象與所傳輸數據格式對應起來。

4 結語

本文以ZigBee無線通信模塊為基礎。以S3C2410X微處理器為核心器件。結合GPRS實現遠距離監控。通過手機或Intemet可以隨時隨地了解家里的電器并進行控制。這將給人們的日常生活帶來極大的便利。