基于Zigbee技术的家用无线网关的设计

2010-06-30 20:34:06来源: 维库开发网

      摘要:针对现代社会对信息获取便捷度和家庭网络化的要求,设计了一种可以组织家用电器成小型网络的家用网关。该网关采用Zigbee技术和嵌入式系统相结合的设计方案,采用了自行设计的Zigbee协议栈结构使其适合嵌入式系统,达到了连接组网和交换信息的能力。

      0 引言

      网关对于使用过网络的人也许都不陌生,如家中或者办公室中的连接个人电脑与国际互联网的路由器。这里讨论的网关,它的作用不是连接你的个人电脑到互联网上遨游,而是将你家中大大小小的家用电器连接到你的个人电脑上,进而不需要你走进家中就能通过PC机控制家用网关来获取家电信息和控制它们。因为采用了Zigbee无线技术,所以又称为家用无线网关。

      1 Zigbee技术的体系结构和拓扑结构

      在Zigbee技术中,其体系结构通常是通过“层”来量化它的各个简化标准的,每一层负责完成为其所规定的任务,并向上层提供服务。Zigbee技术的体系结构自下往上主要由物理(PHY)层、媒体接入控制(MAC)层、网络/安全层以及应用框架层构成。

      Zigbee技术网络有2种拓扑结构:星型拓扑结构和对等拓扑结构(如图1所示)。其中定义了两种设备:全功能设备(FFD)和精简功能设备(RFD)。FFD在硬件功能上比较完备,可以与所有其他的FFD或RFD通信,而RFD只能和与其关联的FFD进行通信。与RFD相关联的FFD设备称为该RFD的“协调器”。在整个网络中,有一个FFD充当网络协调器。除直接参与应用外,网络协调器还需要完成成员身份管理、链路状态信息管理以及分组转发等任务。

      2 家用网关结构及其软硬件组成

      结合本课题中家用网关和家用电器的主从关系,本文采用基于星型拓扑结构的Zigbee网络。因为Zigbee无线网关需要将基于TCP协议的信息转发给Zigbee网络其它的节点,故它必须为一个FFD设备,同时它在整个Zigbee网络还要管理其它节点的一些信息,故其又实现为一个协调器。

      根据课题要求,选择的系统硬件组成:采用S3C4480嵌入式开发板,该开发自带2M FLASH和8M RAM。网络芯片采用RTL8019 10M网络芯片,Zigbee通信模块采用TI的CC2420芯片(两片)。

      选用的系统软件组成:uCOS-Ⅱ+基本功能Zigbee协议栈+LWIP TCP/IP协议栈。

      Zigbee无线网关基本功能为将基于TCP协议的网络与基于Zigbee协议栈的数据进行转换,从而可以将基于常用的以太网的数据发送到Zigbee网络中,也可以将Zigbee网络中的数据发送到以太网中。开启Zigbee无线网关,其它的RFD节点通过与其通信,加入到该无线网络中。这样Zigbee无线网关就可以管理所有节点。

      这里涉及两个主要协议栈:Zigbee协议栈和TCP/IP协议栈。

      TCE/IP协议栈这里选择适合嵌入式应用的LWIP协议栈,具有良好的移植性并且开放源代码。

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关键字:Zigbee技术

编辑:金子 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2010/0630/article_992.html
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