XPort與ZigBee模塊的Internet接入技術(shù)

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
遠(yuǎn)程訪問(wèn)和控制家電需要處理的關(guān)鍵問(wèn)題是不同數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換，即TCP／IP數(shù)據(jù)如何被轉(zhuǎn)化為家電可以接收識(shí)別的數(shù)據(jù)，使用戶通過(guò)局域網(wǎng)或。Internet終端就能訪問(wèn)家電。該系統(tǒng)主要由3層組成：用戶層、控制中心層和終端設(shè)備層，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

其中，用戶層負(fù)責(zé)收集、顯示整個(gè)系統(tǒng)家電狀態(tài)數(shù)據(jù)和發(fā)送控制命令，這些功能由用戶層中的Web頁(yè)面來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以使用上位機(jī)軟件；控制中心層實(shí)際上成為用戶層與終端設(shè)備層之間的一個(gè)連接，由TCP／IP到串口轉(zhuǎn)換設(shè)備XPort和ZigBee模塊LM2455-EM組成，相當(dāng)于一個(gè)ZigBee網(wǎng)關(guān)，其主要作用是協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞；終端設(shè)備層是由傳感器、無(wú)線發(fā)射模塊和微控制器(MCU)等組成的智能家電產(chǎn)品。用戶層通過(guò)用戶程序發(fā)出的控制命令經(jīng) Socket連接傳給XPort，設(shè)備MCU接到數(shù)據(jù)后控制執(zhí)行器產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，讓家電進(jìn)入相應(yīng)的工作狀態(tài)。家電作為該系統(tǒng)中的嵌入式終端設(shè)備，成為 ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)。
圖3中，虛線表示ZigBee無(wú)線通信，可分為單向和雙向。單向通信時(shí)，家電設(shè)備控制中心只需對(duì)其發(fā)出命令，控制其工作狀態(tài)；雙向通信時(shí)，家電設(shè)備控制中心還需要從該設(shè)備獲得相關(guān)的信息，并將該信息返回給用戶。系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是控制中心層，其中XPort負(fù)責(zé)與局域網(wǎng)或Internet連接，LM2455 -EM無(wú)線模塊負(fù)責(zé)組建ZigBee網(wǎng)絡(luò)并與家電通信。圖4給出了XPort與LM2455-EM的連接方式。XPort的數(shù)據(jù)接收口連接LM2455- EM的數(shù)據(jù)發(fā)送口P1_1，XPort的數(shù)據(jù)發(fā)送口接LM2455-EM的數(shù)據(jù)接收口P1_0。

當(dāng)用戶通過(guò)Internet發(fā)送控制家電的信息或者想要獲得家電狀態(tài)時(shí)，XPort就將收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)，通過(guò)其引腳4發(fā)送給LM2455- EM的串口(P1．0)；LM2455-EM做出相應(yīng)的響應(yīng)，并通過(guò)無(wú)線收發(fā)器向終端設(shè)備發(fā)送相關(guān)命令。同樣，終端設(shè)備對(duì)收到的命令做出響應(yīng)，如果用戶端需要讀取家電狀態(tài)，則發(fā)送狀態(tài)信息給控制中心。當(dāng)LM2455-EM收到ZigBee無(wú)線數(shù)據(jù)時(shí)，將其發(fā)送到XPort的引腳5，XPort就將原始數(shù)據(jù)打包成TCP／IP數(shù)據(jù)包，發(fā)送給用戶。

3 ZigBee模塊
ZigBee模塊LM2455-EM的核心是韓國(guó)RadioPulse公司推出的一款片上系統(tǒng)芯片MG2455-F48。它完全兼容IEEE 802．15．4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee標(biāo)準(zhǔn)，為家電控制、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等ZigBee應(yīng)用提供一種無(wú)線解決方案。由RF收發(fā)器、嵌入式8051核微控制器、內(nèi)部Flash存儲(chǔ)器一般I／O口和定時(shí)器、UART等外圍設(shè)備組成；通信速率有250 kbps、500 kbps、1 Mbps，提供μ-law／a-law／ADPCM語(yǔ)音編碼支持，具有96 KB的Flash程序存儲(chǔ)空間和8 KB數(shù)據(jù)內(nèi)存。
在空曠場(chǎng)合，通信距離可以達(dá)到200 m。其功耗很低，在睡眠模式下，電流消耗低于1μA；在接收狀態(tài)下，電流消耗為33．2 mA；在發(fā)送狀態(tài)下，0 dBm時(shí)電流消耗為30．6 mA，8 dBm時(shí)電流消耗為43 mA。MG2455-F48采用四側(cè)無(wú)引腳扁平48引腳封裝方式。