基于GPRS和ZigBee的嵌入式智能家居系统研究

摘要

智能家居是未来家居的发展趋势，它利用先进的计算机技术和网络通信技术将与家居生活相关的各种设备结合在一起，通过集中统筹管理，实现各种智能化监控功能，并且能与外界进行信息交互，给用户提供便利、舒适、安全的生活环境。
　　 本文首先结合智能家居国内外发展现状，分析了传统家居控制系统的各种类型和数据通信方案，指出基于无线网络技术的嵌入式家居控制系统是智能家居的发展方向。然后介绍了嵌入式系统的相关概念，综合比较目前流行的几种无线通信技术，提出了一种基于GPRS和ZigBee技术的嵌入式智能家居系统设计方案。
　　 在硬件设计方面，以LPC2210为嵌入式控制器核心，扩展人机接口，UART串行通信接口等，以M23模块作为远程数据传输GPRS模块，以CC2430作为ZigBee节点控制芯片构建家庭内部短距离无线网络，并设计终端节点电路以实现各种控制功能。
　　 在软件设计方面，针对嵌入式主控制器，详述了μC/os-Ⅱ在LPC2210平台的移植和任务划分，根据操作系统软件结构化设计的思想，编写底层硬件驱动和各功能模块应用程序，并使用GUI软件实现人机交互。针对家居内部无线通信，构建星型拓扑结构的ZigBee网络，移植Z-Stack协议栈到CC2430芯片，编写数据收发程序和主从节点应用程序。
　　 设计完成后，对系统进行软硬件调试，经验证系统各部分工作正常，各种功能均能实现，达到了设计要求，同时具有很好的扩展性和灵活性。最后对研究课题做了总结，提出了需要进一步研究和扩展的方向。