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GPRS和ZigBee在智能家居安防中的应用

发布时间:2020-06-30 18:55:49 阅读: 来源:四通厂家

引言

本文引用地址:技术的应用方向定位于家庭自动化、楼宇自动化、传感器应用等。该系统的无线网络通信模块采用CC2430,它是一颗真正的系统芯片(SoC)COMS解决方案,这种方案能够提高性能并满足ZigBee为基础的2.4GHzISM波段应用对低成本和低功耗的要求。也包含一个DSSS(直接序列扩频)射频收发核心和一个工业级小巧高效的8051控制器。无线数传模块采用DL6200模块,用户只需要拥有以前所熟悉的串口通信知识就可通过GPRS网络进行通信。

1 ZigBee的技术优势

ZigBee的技术优势表现为以下几个方面:

(1)省电。由于工作周期很短、收发信息功耗较低,并且采用了休眠模式,因此ZigBee技术可以确保2节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间。不同的应用对应的功耗自然是不同的。

(2)可靠。ZigBee技术采用了碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输机制,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。

(3)成本低。模块价格低廉,且ZigBee协议是免专利费的。

(4)时延短。针对时延敏感的应用作了优化,通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时延典型值为30ms,休眠激活时延典型值是15ms,活动设备信道接入时延为15ms。

(5)节点通信设置易于配置。

(6)网络容量大。ZigBee可以采用星形、网状、树状结构组网,而且可以通过任一节点连接组成更大的网络结构。从理论上讲,其可连接的节点多达64000个。1个ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和1个主设备,1个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络。

(7)安全。ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用AES-128,同时各个应用可以灵活地确定其安全属性。

(8)全球通用性和完好的开放性。ZigBee标准协议,使ZigBee设备间的通信成为轻而易举的事情。

2 CC2430的技术特点

CC2430芯片延用了以往CC2420芯片的架构,在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。它使用1个8位MCU(8051),具有128KB可编程闪存和8KB的RAM,还包含模拟数字转换(ADC)、几个定时器(Timer)、AES-128协同处理器、看门狗定时器(Watchdogtimer)、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(PowerOnReset)、掉电检测电路(BrownOutDetection),以及21个可编程I/O引脚。CC2430芯片采用0.18μmCMOS工艺;在接收和发射模式下,电流损耗分别低于27mA和25mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性,特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。

3 GPRS数传模块DL6200

DL6200模块的核心硬件是使用世界知名移动通信产品厂商生产的GPRS芯片而设计生产的,具有很高的可靠性。使用DL6200时,只需要熟悉串口通信知识就可通过GPRS网络进行通信。不必关心模块的射频电路部分(使用移动运营商的公网)及相关硬件连接;不必关心AT指令集,所有与AT响应有关的操作都由DL6200模块在模块的内部完成;不必关心TCP/IP协议及互连网络的相关知识:由于GPRS模块是基于互连网络的通信方式,在使用中就要与INTERNET网络打交道,所有与网络的信息交换都由DL6200模块在内部自动完成,无需用户参与;不必用户单独拥有一个固定的IP地址;具有格式及透明传输两种传输格式;具有一般工作模式和省电工作模式;与各种组态软件直接连接无需专用的驱动程序;支持总线式的被动传输数据方式。

4 系统结构和工作原理

4.1 系统的结构和功能

系统由外网和内网两部分组成。外网是由GPRS数传模块和PC组成,两者之间可通过TTLRS232RS485传输信息,该系统采用上位机电平接口为TTL,如图1所示。GPRS数传模块的组网如图2所示。

内网由PC机和ZigBee无线数据通信模块组成,它们之间通过串口连接。ZigBee网络由协调器、路由器和终端设备三部分组成。协调器和路由器称为全功能设备FFD,终端设备称为精简功能设备RFD。由于该系统设备比较简单,采用星型组网方式,将窗磁、门磁等看作终端设备,ZigBee无线模块为协调器,该系统结构简单,所以不需要路由器。如图3所示。

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