近距無線通信應用實例zigbee智能家居智能家居智能家居用戶通過PC端的瀏覽器登錄用戶管理系統(tǒng)，利用Internet遠程訪問家庭內部的嵌入式網關,嵌入式網關中的服務器會根據用戶的需求通過串口(UART)向無線家庭網絡的協(xié)調器(Coordinator)發(fā)送交互指令，用以控制家庭網絡內部的各種關聯(lián)電器。由結構圖不難看出，本系統(tǒng)主要包含三部分:PC客戶端用戶管理系統(tǒng)、嵌入式家庭網關和無線家庭網絡。智能家居(1)PC客戶端用戶管理系統(tǒng)。這一系統(tǒng)是在嵌入式家庭網關的基礎上實現了WEB服務器和數據庫的相關功能，通過一組人機交互的界面達到方便用戶使用和管理的效果。智能家居(2)嵌入式家庭網關。嵌入式家庭網關是整個系統(tǒng)的核心部分，它是處于外部internet和內部無線家庭網絡中間的一個節(jié)點，也就是家庭網絡的入口節(jié)點。一方面，嵌入式家庭網關要支持TCP/IP協(xié)議并能提供web服務，從而允許客戶遠程訪問它;另一方面，它要實現外部Internet和內部家庭網絡之間協(xié)議的轉換、地址轉換和路由等功能，類似internet上的網關.智能家居(3)無線家庭網絡。采用新興的ZIGBEE技術，每個嵌入ZIGBEE模塊的信息家電都可以看作是一個zIGBEE節(jié)點，整個家庭無線網絡是由ZIGBEE節(jié)點組成的無線局域網。網關接收用戶從遠程發(fā)來的控制信息，經過處理轉發(fā)給zIGBEE網絡的coordinator，coordinator根據信息中地址把控制信息轉發(fā)相應的Router節(jié)點，實現對家庭內的信息電器監(jiān)測和控制。智能家居(1)網關嵌入式家庭網關的硬件選型嵌入式微處理器中的ARM9系列處理器具有功耗低、成本低、效率高，接口資源豐富的優(yōu)點，與其它嵌入式處理器相比，它的通用性、穩(wěn)定性、功能的完備性以及可擴展能力都有著巨大的優(yōu)勢。采用了以ARM920T為核心的S3C2440處理器。智能家居(1)網關MINI2440是一款低價實用的ARM9開發(fā)板，也是目前國內性價比最高的一款實驗板，它采用SamsungS3C2440為微處理器，并采用專業(yè)穩(wěn)定的CPU內核電源芯片和復位芯片來保證系統(tǒng)運行時的穩(wěn)定性，實物如圖。智能家居(1)網關智能家居(1)網關嵌入式操作系統(tǒng)的選擇在嵌入式領域可以選擇的操作系統(tǒng)有很多，最流行的主要有以下幾種:vxWorks、windowsCE、UC/OS-II、嵌入式Linux智能家居(1)網關嵌入式家庭網關一方面要支持TCP/IP協(xié)議并能提供web服務，從而允許客戶遠程訪問它;另一方面要實現外部Intemet和內部家庭網絡之間協(xié)議的轉換、地址轉換和路由等功能。在設計過程中需要完成三個主要任務:搭建嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺；建立嵌入式WEB服務器；移植應用嵌入式數據庫。智能家居(1)網關搭建嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺：根據所選定的處理器類型和操作系統(tǒng)搭建系統(tǒng)開發(fā)所需要的平臺環(huán)境，為進一步的開發(fā)打下良好的基礎。操作系統(tǒng)開發(fā)工具等。智能家居(1)網關嵌入式WEB服務器的建立：智能家居(1)網關嵌入式WEB服務器可建立在B/S(Browser/Server)基礎之上的，用戶可以通過客戶端的瀏覽器向服務器發(fā)送請求，服務器會根據請求的類型將用戶所需要的信息返回到瀏覽器，其工作原理如圖所示。智能家居(1)網關智能家居(1)網關在這個過程中往往還會涉及到動態(tài)網頁的生成，對數據庫的訪問以及一些應用程序的執(zhí)行等。由原理圖可以看出，嵌入式WEB服務器的關鍵技術是HTTP引擎和CGI(COMMONGATEWAYINTERFACE公共網關接口)技術。智能家居(1)網關HTTP：HTTP是目前互聯(lián)網上最流行的協(xié)議，是用于從WWW服務器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳送協(xié)議。它可以使瀏覽器更加高效，使網絡傳輸減少。它不僅保證計算機正確快速地傳輸超文本文檔，還確定傳輸文檔中的哪一部分，以及哪部分內容首先顯示(如文本先于圖形)等。這就是你為什么在瀏覽器中看到的網頁地址都是以http://開頭的原因。智能家居(1)網關CGI技術CGI是一種在服務器與外部腳本或程序之間進行交互的方法，它通過從WEB服務器上接收信息，創(chuàng)建一個子過程以便為CGI腳本處理或存儲從服務器上接受的信息。通過CGI，用戶可以在WEB頁面上添加一些程序，向訪問者提供一種方式來存儲信息和執(zhí)行一些外部程序，訪問數據庫。另外，用戶可以通過CGI動態(tài)地修改頁面。CGI的工作流程如下:智能家居(1)網關(1)用戶通過客戶端瀏覽器向服務器發(fā)送HTTP消息，請求建立連接。(2)服務器處理用戶的請求信息。在這里服務器要跟據請求報文的具體內容來判斷用戶請求的資源是靜態(tài)網頁還是CGI的應用程序。如果是靜態(tài)網頁服務器就讀取相應的磁盤文件，并將其作為HTTP響應消息中的實體返回給客戶端;而如果是CGI應用程序，服務器則會執(zhí)行相應的CGI腳本從而創(chuàng)建一個CGI的應用進程，并去執(zhí)行相應的應用程序。(3)服務器對CGI應用程序的執(zhí)行結果進行分析，并在此基礎上生成HTTP的響應信息返回給用戶。(4)服務器在判定CGI腳本執(zhí)行完畢后，斷開與瀏覽器的連接。智能家居(1)網關嵌入式WEB服務器BOA的移植鑒于嵌入式資源一般都比較有限，而且也不需要同時處理多用戶的不同請求，因此沒有必要使用Linux下常用的APache等服務器。常用的嵌入式服務器有三種，HTTPD、THTTPD和BOA。HTTPD是最簡單的服務器，不支持認證也不支持CGI。而THTTPD和BOA則都提供對認證和CGI的支持，由于BOA的功能較THTTPD更全面一些，所以可選取BOA作為系統(tǒng)的服務器。智能家居(1)網關BOA是一個非常小巧的WEB服務器，可執(zhí)行代碼只有約60KB，是一個單任務WEB服務器，只能依次完成用戶的請求，而不會fork出新的進程來處理并發(fā)連接的請求。但BOA支持CGI，能夠為CGI程序fork出一個進程來執(zhí)行。BOA的設計目標是速度和安全，在其站點公布的性能測試中，BOA的性能要好于APache服務器。智能家居（1）網關嵌入式數據庫sqlite3在家庭網關中的應用目前在Linux下常用的數據庫有多種，其中oracle和IBMDB雖然功能強大，但體積過于臃腫，且不能免費使用。MySQL體積中等，功能也較齊全，不過也需要付費才能使用，而且相對于嵌入式設備而言，體積仍然是過于大的。MysQL是小型的數據庫，也十分適用于嵌入式設備，但使用期限有限制，并且不是完全開源的。智能家居（1）網關幾款開源的數據庫相比，PostgreSQL功能完善，但體積較大;BerkelcyDB開發(fā)難度較大;sqlite則在體積與功能之間做到了較好的平衡，是一款比較理想的嵌入式數據庫。智能家居（1）網關sqlite是嵌入式sQL數據庫引擎sQLite(sQLiteEmbeddableSQLDatabaseEngine)的一個擴展，它是一個實現嵌入式sQL數據庫引擎的小型c語言庫(Clibrary)，實現了獨立的，可嵌入的，零配置的sQL數據庫引擎。sqlite3在ARM一Linux平臺上的編譯與移植智能家居（1）網關小結：嵌入式網關系統(tǒng)的構建過程，首先搭建了嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)平臺，接著根據嵌入式系統(tǒng)的特點，在Limix系統(tǒng)下移植了BOA服務器和嵌入式數據庫sqlite3，利用CGI技術實現了客戶端與服務器端的交互。智能家居（2）zigbee無線家庭網絡ZIGBEE技術的概念、名稱、技術特點ZIGBEE技術的網絡基礎，包括節(jié)點類型、拓撲結構和路由方式zIGBEE協(xié)議基于ZIGBEE協(xié)議棧進行開發(fā)的程序框架和常用的應用函數接口。智能家居（2）zigbee無線家庭網絡ZIGBEE網絡的建立系統(tǒng)在組網的過程中主要涉及兩種節(jié)點，協(xié)調器節(jié)點和一般的路由節(jié)點，其中協(xié)調器起著決定性的作用。組網的流程是這樣的:首先確定一個節(jié)點作為系統(tǒng)的主控制器節(jié)點，也就是作為協(xié)調器。它會在自己所處的空間內進行信息掃描，從2400MHz-一2483.5MHz的16個通道中選擇一個，發(fā)起請求并創(chuàng)建一個PAN網絡。智能家居（2）zigbee無線家庭網絡同時它會創(chuàng)建一個網絡鄰接表，以便存儲即將加入本網絡的其他路由節(jié)點的信息。然后協(xié)調器會時刻對網絡進行監(jiān)聽，當發(fā)現路由節(jié)點的請求信息后，它會根據路由節(jié)點所提供的有效信息(一般是由IEEE分配的64位全球唯一標識符)對其進行審核以決定是否允許該節(jié)點加入。審核通過后，協(xié)調器會為該路由節(jié)點分配一個16位的PAN短地址以區(qū)別于本網絡內的其他節(jié)點，智能家居（2）zigbee無線家庭網絡并將該節(jié)點的基本信息添加到網絡鄰接表中。以此類推，協(xié)調器會以同樣的方法添加其他的路由節(jié)點或其他路由節(jié)點的子節(jié)點，直至家庭中的各個設備節(jié)點都已經添加到網絡中為止。最后，協(xié)調器會為節(jié)點間的通信制定統(tǒng)一的協(xié)議標準，實時的更新網絡鄰接表，以便合理有效的管理整個網絡。智能家居（2）zigbee無線家庭網絡1)協(xié)調器節(jié)點程序設計協(xié)調器是整個ZIGBEE網絡的核心，它主要負責網絡的建立、成員的加入和網內地址的分配、網絡鄰接表的更新、數據的轉發(fā)等，此外還要通過串口與ARM處理器進行通信。一個PAN內有且僅有一個協(xié)調器。協(xié)調器節(jié)點在工作的過程中調用了許多的函數接口，主要用來完成建立網絡、轉發(fā)指令、向ARM處理器傳輸數據等。智能家居（2）zigbee無線家庭網絡智能家居（2）zigbee無線家庭網絡智能家居（2）zigbee無線家庭網絡智能家居（2）zigbee無線家庭網絡2)路由器節(jié)點程序設計路由節(jié)點是整個網絡中存在最多的一類節(jié)點，它主要接收協(xié)調器的消息并執(zhí)行相關指令來控制相應的設備，同時也轉發(fā)其他節(jié)點的信息以增加網絡內的路由通道，而且它還能夠采集工作環(huán)境內的一些信息可以起到很好的監(jiān)測作用智能家居（2）zigbee無線家庭網絡2)路由器節(jié)點程序設計路由節(jié)點接收其他節(jié)點的信息主要是通過下面的函數來實現的。智能家居（3）用戶管理系統(tǒng)用戶管理系統(tǒng)的界面設計用戶可以在客戶端的瀏覽器中輸入嵌入式家庭網關的IP地址(46)進入用戶管理系統(tǒng)的登陸界面，若用戶權限得到認可便可順利登陸用戶管理系統(tǒng)。登陸后，用戶就可以根據自身的需要選擇并提交相應的表單對家里的設備進行遠程控制。其基本架構如圖所示：智能家居（3）用戶管理系統(tǒng)智能家居（3）用戶管理系統(tǒng)智能家居（3）用戶管理系統(tǒng)遠程控制家電設備查詢家電設備工作狀態(tài)Zigbee+antroid系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)由以下幾部分構成:Zigbee傳感網、中央控制器、便攜多媒體終端、Pc。Zigbee傳感網是基于zigbee技術的自組織網。傳感器設置有溫濕度傳感器、紅外報警傳感器、煙霧傳感器、光強度傳感器;家用電器根據自身工作特性接特制的控制模塊。以上這些模塊均連接基于Zigbee協(xié)議的射頻模塊。系統(tǒng)運行時，傳感器采集到的環(huán)境狀態(tài)信息、家用電器的控制模塊提供的狀態(tài)信息，均通過無線單片機發(fā)送到中央控制器。中央控制器經由無線單片機接收傳感網絡傳送來的數據，進行運算處理?？刂破魈峁┗赼ndroid操作系統(tǒng)的人機交互界面。對家居環(huán)境內的狀態(tài)信息進行實時顯示，并給出家用電器的自動控制方案，也可通過人工操作向這些電器進行控制。中央控制主要由ARM核心板、無線單片機模塊、wifi模塊構成。無線單片機模塊負責接收和發(fā)送zigbee節(jié)點的數據，ARM模塊負責對數據進行預處理，并將數據通過wifi模塊發(fā)送出去。傳感網的zigbee節(jié)點由傳感器、單片機、無線模塊組成。節(jié)點模塊就完成傳感器數據采樣和計算任務。RFID的具體應用遠距離有源RFID技術由于其自身的優(yōu)勢，發(fā)展十分的迅速，已經被廣泛應用于眾多領域。在物流領域的應用最多，緊隨其后的是航空，汽車/交通，醫(yī)療。例如高速公路自動收費系統(tǒng)，火車監(jiān)控系統(tǒng)，集裝箱檢測，人員定位，停車場管理，安全進出檢查，倉儲管理等等。RFID的具體應用最近，荷蘭采用有源RFID技術，對草莓進行實時溫度監(jiān)控。一項調查顯示，大約有50%的食品在食品供應鏈中浪費。草毒和那些對溫度高度敏感的軟水果帶來的經濟損失最大，因此實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)是必要的。荷蘭有源RFID系統(tǒng)供應商宣布成功試驗了全新的冷藏鏈監(jiān)控系統(tǒng)，為西班牙最大的有機草莓生產商，采用了RFID技術來監(jiān)測草荀的溫度。有源RFD標簽粘附在水果籃子上，可實時監(jiān)測溫度，并將信息傳輸到監(jiān)控中心.RFID的具體應用在瑞典，芬蘭家居建材零售商利用RFID提高商店布局。該零售商在商店內采用了實時定位系統(tǒng)，利用有源RFID標簽獲取顧客行為信息。希望通過分析顧客的購物習慣，改進商店的布局。從而達到提高顧客對產品的關注、商店的人流和減少缺貨。RFID的具體應用美國應用有源RFD系統(tǒng)追蹤和定位礦工，防范突發(fā)傷亡。以前，大多數美國煤礦僅有簡單或干脆沒有合適的追蹤系統(tǒng)。公司只能知道誰在煤礦中工作，但不知道每個人的具體位置。一旦遇到突發(fā)事件，救援人員無法及時準確的了解人員所在的位置。現在通過給礦工發(fā)放內嵌有2.4GHz有源RFID標簽的徽章，并為其編上一個唯一的身份識別碼。同時在煤礦中裝入讀寫器作為節(jié)點，這些節(jié)點記錄著徽章的身份識別碼