ZigBee技术 打造无线智能家居系统

       无线通信是人们梦寐以求的技术，有了它，我们在进行数据交换时就不必受时间和空间的限制，可以随时随地浏览Internet，再也不用为网络布线而苦恼。在智能家居系统中，将无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势。这不仅仅是因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性，省去花在综合布线上的费用和精力，而且更因为它符合家庭网络的通讯特点。随着无线网络技术的进一步发展，必将大大促进家庭网络智能化的进程。

       而智能家居无线网络系统采用ZigBee技术，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，符合IEEE802.15.4协议，是IEEE工作组专门为家庭短距离通讯制定的新标准。

解析ZigBee技术

        ZigBee 技术的主要优点有：(1)省电：两节五号电池可使用长达六个月到两年左右的时间;(2)可靠;采用了碰撞避免机制;(3)成本低;(4)时延短;(5)网络容量大;(6)安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，各种应用可以灵活确定其安全属性。ZigBee技术的特点完全符合家庭网络通讯的需要，因此选择ZigBee技术构建智能家居无线网络系统。

ZigBee技术 打造无线智能家居系统

ZigBee 技术布局智能家居无线网络系统

        本系统以家庭为单位进行设计安装，每个家庭都安装一个家庭网关、若干个无线通讯ZigBee子节能模块。在家庭网关和每个子节点上都接有一个HeliLink无线网络收发模块(符号ZigBee技术标准的产品)，通过这些无线网络收发模块，数据在网关和子节点之间进行传送。

       家庭网关的结构及功能为：采用ARM构架的32位嵌入式RISC处理器和.uClinux操作系统;通过门锁进行自动设防/解防;遇抢劫或疾病，按紧急按钮，自动向管理中心报警;每家每户配有自己的网页，通过网页显示小区通知、系统各部分工作状况及数据;水、电、气各表数据发给牧业管理中心；通过以太网与小区管理中心通讯;通过网关上的无线ZigBee(IEEE802.15.4)模块与网络中各子节点进行通讯。

       ZigBee无线通讯子节点的功能为：两路脉冲量数据采集，可采集水、电、气三表数据;两路安防传感器开关量数据采集，可进行设防/撤防报警、安防报警(红外幕帘、门磁、窗磁、玻璃破碎等);一路模拟量数据采集;一路模拟量数据输出;一路继电器触点输出;通过无线通讯IEEE802.15.4协议及家庭网关通讯。

ZigBee技术通讯协议

      ZigBee协议的帧结构：采用符号ZigBee标准的HeliLink模块的数据帧由数据模式、目标地址、数据长度、数据信息与校验和五部分构成，格式如下(数据帧结构中的数据都是16进制数):

      “数据模式”占用一个字节。“目标地址”表示数据帧结构要发送的目标位置(网络中的节点号)，它占用一个字节。“数据长度”表示数据帧结构中从“数据1”到“数据n”所占据的字节数，它也占据了一个字节。“数据信息”表示用户要通过 UART0传送的命令或者有效数据，占据的字节数由“数据长度”决定。“校验和”是对帧结构中的全部数据(校验和字节除外)进行的校验，采用字节逐位异或的方式实现。“校验和”也占据一个字节。

无线网络通讯协议帧结构

        家庭网关通讯协议帧结构是建立在ZigBee协议帧结构的基础上的，相当于底层协议中的数据场部分。所以帧结构由节点号、功能编码、数据信息三部分组成，节点号字段数据长度为1字节，其中低四位为数据采集功能编号，高四位为子节点号。