基于PIC32上实现TCP/IP网络协议和zigbee无线传感器网络的智能家居系统
四、硬件设计
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/271870.htm(1)家庭内部信息的采集拟采用Zigbee节点组成传感器网络,其中一个Zigbee节点作为总的传感器采集点,与PIC32有线连接,其余Zigbee节点采用无线通信方式与总节点进行传感器信息的传递。
ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术,其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。
本项目中,无线通信技术的应用将很好的解决数据采集点分散、设备不集中的问题。
ZigBee在低耗能方面表现突出,明显由于蓝牙跟WIFI。有关材料表明,2节5号干电池可支持1个节点工作6~24个月,甚至更长。因此,通过配置小型太阳能电池板的方式即可对ZigBee节点进行充电,保证其正常的运行。
ZigBee具有大规模的组网能力,非常适合于大规模的数据采集,解决了智能家居系统中数据采集点多的问题。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201503/67bc9d38944441fe20e9cfd81976ecec.jpg)
(2)传感器网络连接至PIC32控制板,PIC32通过控制网络模块,按照TCP/IP协议来实现PIC32的Web服务器功能。
TCP/IP通信协议以其高效、可靠、通用性获得了世界范围的广泛使用。
本项目采用Cerebot 32M×4为控制核心,在其中通过软件方法实现TCP/IP协议的通信功能,通过进一步的扩展,在其上搭建起HTTP,FTP,TELNET等高级网络功能。
利用TCP/IP协议中的UDP、IP、ARP及简单的应用层协议实现单片机的网络互连,提高数据传输的速度,保证数据传输的正确性,同时扩展数据传输的有效半径。
TCP/IP协议是一套把因特网上的各种系统互连起来的协议组,保证因特网上数据的准确快速传输。参考开放系统互连(OSI)模型,TCP/IP通常采用一种简化的四层模型,分别为:应用层、传输层、网络层、链路层。
①应用层
网络应用层要有一个定义清晰的会话过程,如通常所说的Http、Ftp、Telnet等。我们用单片机系统传递来自Ethernet和数据终端的数据,应用层只对大的数据报作打包拆报处理。
②传输层
传输层让网络程序通过明确定义的通道及某些特性获取数据,如定义网络连接的端口号等,实现该层协议的传输控制协议TCP和用户数据协议UDP。
③网络层
网络层让信息可以发送到相邻的TCP/IP网络上的任一主机上,IP协议就是该层中传送数据的机制。同时建立网络间的互连,应提供ARP地址解析协议,实现从IP地址到数据链路物理地址的映像。
④链路层
由控制同一物理网络上的不同机器间数据传送的底层协议组成,实现这一层协议的协议并属于TCP/IP协议组。这部分功能由单片机控制网卡芯片实现。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201503/27c13e9d33e4209afe3a4037ac6278a1.jpg)
控制核心PIC32根据web默认配置将采集的传感器信息分析并进行自动控制,用户又可通过手机、电脑的浏览器来远程访问该web服务器,并以点击链接的形式,控制用电器。
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