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

　　(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。

　　(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。

　　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。