基于ZigBee技术的智能家居系统
短信的收发采用GR64模块，GR64模块一款工业级无线调制解调模块。集射频电路和基带处理器于一体，内置闪速存储器，提供标准的AT命令控制语音、数据、短信和传真的传输。GR64模块提供了丰富的外设接口。短信模块和单片机CC2430通过RS 232进行通信，二者构成了GSM网络和ZigBee网络之间数据转换的通道。
红外收发模块包含红外解调电路和红外调制电路，如图3所示。红外解调电路采用一体化红外接收头TL538，它具有宽电压适应、功耗低、成本低、高接收灵敏度以及优良的抗干扰特性，是通用接收红外信号并解调的元件，不需要任何外接元件，就可以完成从红外线接收到输出TTL电平的数字信号，目前广泛的应用于家用电器及玩具等各种红外遥控和红外接收装置中。发光二极管RED用于接收完成遥控器一个按键的红外脉冲码的指示并作为家庭网关正常工作时的指示灯。红外发送电路通过与门芯片(74LVC1G08)将基带信号和载波信号进行调制，用于驱动红外LED产生红外光。
3．2 分控节点的硬件电路设计
分控节点存在于各个房间中，主要用于接收家庭网关发送来的红外脉冲码，并将其调制到38 kHz载波频率上输出，所以只需要一个红外驱动电路和一个CC2430最小系统，包括上电复位电路和正常工作指示灯，能量供应可以采用电池供电。
4 系统软件设计
4．1 ZigBee协议栈运行机理
ZigBee协议栈ZStack运行在一个OSAL(操作系统抽象层)操作系统上。该操作系统基于协同轮转查询式的任务调度机制，ZStack协议栈的每一层均作为一个独立的具有优先级任务。每个任务都对应着一个任务事件处理函数。每个任务都包含若干个事件，每个事件都对应着一个事件号。当一个事件产生时，相应任务的事件就被设置为相应的事件号，即事件处于有效状态。这样，基于任务轮询的OS将进入相应任务的任务事件处理函数的有效事件处理程序中执行。而且在ZStaek中将硬件的驱动放到了硬件抽象层(HAL)中，这样屏蔽了底层硬件的具体实现，有利于应用软件的模块化和可移植性。使用时可以对HAL中的驱动函数进行适当的裁剪和修改以适应实际应用系统的需要。OSAL中的任务可以通过任务API函数接口将其添加到系统中，这样就可以实现多任务机制。软件设计体系如图4所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/155866.htm
4．2 家庭内网的软件设计
家庭网关软件流程如图5所示，首先初始化CC2430系统时钟和定时器。初始化之后发光二极管闪烁一下，表示正在等待捕获遥控器的红外脉冲码。在一段时间里没有捕获到，则以协调器身份初始化ZigBee协议栈，如果建网成功，则发光二极管闪烁一下，此时处于正常工作状态。当接收到有效短信的有效命令后，调用存储器中的红外脉冲码驱动红外脉冲电路发送并在本网中广播发送。
4．3 家庭外网的软件设计
GR64模块支持两种模式收发短信：Text模式、PDU模式。Text模式是纯文本方式，不支持中文，可使用不同的字符集，主要用于欧美地区；PDU模式被所有手机及工业级模块支持，可以使用任何字符集，目前最为常用。系统中通过手机发送AT命令对GR64参数进行设置，包括GR64的字符集，设置短信格式，当前短信存储载体，新短信提示等。系统采用PDU模式，以便手机可以接收到GR64模块发送的汉字。其中，将GR64模块新短信提示的方式设置为：AT+CNMI=1，2，2，1表示接收到的短信和状态不进行存储，直接通过串口1送入CC2430。
4．4 红外信号的收发与存储
遥控器红外脉冲码一般由引导码、地址码、数据码、数据码反码和结果码组成。由于各个公司生产的红外编／解码芯片采用的编／解码方式和脉宽周期不同，导致了市场上的各类遥控器的功能互不兼容。为了能拥有各种遥控器的的遥控功能，首先必须要正确地原样接收并存储遥控器的红外脉冲码，对于某些一键双码的按键，必须进行两次比较确认后存储。其次所有驱动电路输出的红外脉冲码均来自已保存在存储器中的红外脉冲码基带信号对38 kHz的载波信号进行脉宽调制产生的。因此利用单片机CC2430的内部定时器T1可以完成红外脉冲码的接收采集和调制输出，T3用来产生 38 kHz的载波信号。再次，对于没有红外接收的设备可以安装一个红外接收头即可实现设备的控制，既简单又方便。
5 结语
目前，智能家居的规范，设计和应用正在稳步进行中。构建一个符合家居环境的分布式、低功耗、运行稳定的家庭网关尤其重要。Zig-Bee无线通信协议的设备具有低功耗、低成本、低速率、灵活高效等诸多优势，相信在不久的将来，以ZigBee技术为典型特征的智能家居设备将进入日常生活的方方面面。
本文作者的创新点：以无线射频芯片CC2430为核心设计实现的家庭网关可以收发短信，自学习存储红外码，并能够通过红外线方式控制设备，具有控制容量大和功耗低等特点。
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