基于PIC32上實現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)

　　四、硬件設(shè)計

　　(1)家庭內(nèi)部信息的采集擬采用Zigbee節(jié)點組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，其中一個Zigbee節(jié)點作為總的傳感器采集點，與PIC32有線連接，其余Zigbee節(jié)點采用無線通信方式與總節(jié)點進行傳感器信息的傳遞。

　　ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。

　　本項目中，無線通信技術(shù)的應用將很好的解決數(shù)據(jù)采集點分散、設(shè)備不集中的問題。

　　ZigBee在低耗能方面表現(xiàn)突出，明顯由于藍牙跟WIFI。有關(guān)材料表明，2節(jié)5號干電池可支持1個節(jié)點工作6～24個月,甚至更長。因此，通過配置小型太陽能電池板的方式即可對ZigBee節(jié)點進行充電，保證其正常的運行。

　　ZigBee具有大規(guī)模的組網(wǎng)能力，非常適合于大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集，解決了智能家居系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集點多的問題。

　　(2)傳感器網(wǎng)絡(luò)連接至PIC32控制板，PIC32通過控制網(wǎng)絡(luò)模塊，按照TCP/IP協(xié)議來實現(xiàn)PIC32的Web服務(wù)器功能。

　　TCP/IP通信協(xié)議以其高效、可靠、通用性獲得了世界范圍的廣泛使用。

　　本項目采用Cerebot 32M×4為控制核心，在其中通過軟件方法實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的通信功能，通過進一步的擴展，在其上搭建起HTTP，F(xiàn)TP，TELNET等高級網(wǎng)絡(luò)功能。

　　利用TCP/IP協(xié)議中的UDP、IP、ARP及簡單的應用層協(xié)議實現(xiàn)單片機的網(wǎng)絡(luò)互連，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋ＷC數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，同時擴展數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行О霃健?/p>

　　TCP/IP協(xié)議是一套把因特網(wǎng)上的各種系統(tǒng)互連起來的協(xié)議組，保證因特網(wǎng)上數(shù)據(jù)的準確快速傳輸。參考開放系統(tǒng)互連(OSI)模型，TCP/IP通常采用一種簡化的四層模型，分別為：應用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層。

　　①應用層

　　網(wǎng)絡(luò)應用層要有一個定義清晰的會話過程，如通常所說的Http、Ftp、Telnet等。我們用單片機系統(tǒng)傳遞來自Ethernet和數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)，應用層只對大的數(shù)據(jù)報作打包拆報處理。

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　　傳輸層讓網(wǎng)絡(luò)程序通過明確定義的通道及某些特性獲取數(shù)據(jù)，如定義網(wǎng)絡(luò)連接的端口號等，實現(xiàn)該層協(xié)議的傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP。

　?、劬W(wǎng)絡(luò)層

　　網(wǎng)絡(luò)層讓信息可以發(fā)送到相鄰的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的任一主機上，IP協(xié)議就是該層中傳送數(shù)據(jù)的機制。同時建立網(wǎng)絡(luò)間的互連，應提供ARP地址解析協(xié)議，實現(xiàn)從IP地址到數(shù)據(jù)鏈路物理地址的映像。

　　④鏈路層

　　由控制同一物理網(wǎng)絡(luò)上的不同機器間數(shù)據(jù)傳送的底層協(xié)議組成，實現(xiàn)這一層協(xié)議的協(xié)議并屬于TCP/IP協(xié)議組。這部分功能由單片機控制網(wǎng)卡芯片實現(xiàn)。

　　控制核心PIC32根據(jù)web默認配置將采集的傳感器信息分析并進行自動控制，用戶又可通過手機、電腦的瀏覽器來遠程訪問該web服務(wù)器，并以點擊鏈接的形式，控制用電器。