基于zigbee技術的無線開關控制器及其方法
【技術領域】
[0001] 本發明實施例是有關ZIGBEE無線多功能開關控制的模塊技術與應用方法，實現 遠程的智能家居無線控制功能。
【背景技術】
[0002] 目前市場上關于智能家居的產品也很多，種類繁多，應用復雜，無線通信技術不成 熟，通信可靠性和實時性得不到保障，并且網絡節點數量少，節點多了，網絡出現擁堵嚴重。 本發明創造主要解決上述問題，把種類繁多的產品集合到一個應用系統中，模塊化操作，使 用簡單，通用性強，一條命令即可切換功能類型，適合于在不同的產品中應用，實現真正的 多功能控制。并且利用ZIGBEE技術實現高速率、遠距離、多設備節點，通信穩定可靠、無方 向性等特點，從而大大提高家居智能化程度。
[0003] 目前市面上的同類產品大都采用的是紅外技術或者小無線技術。紅外技術在傳統 的具有遙控的家電產品中應用比較普遍，但是通信距離短，數據通信非常不安全，受現場的 環境影響非常大，方向性單一，并且不能穿透障礙物，必須在可視距離通信、通信速率非常 低，并且成功率不是很高。小無線技術為無線通信專網組網方式，以ISM或專用頻點進行數 據雙向傳輸，免布線。由于小無線組網的通信協議是各廠家自行開發的私有協議，沒有統一 的技術標準，設備的互操作性差，互連互通困難。此外，小無線組網的路由算法往往過于簡 單、收斂速度慢甚至不遞歸，系統規模和擴展能力也存在瓶頸，小無線在底層所采用的抗干 擾技術有限，所以對于目前多變復雜的無線應用環境，會降低一定的通信成功率。并且通信 速率低，響應速度慢，影響數據的實時上報和控制，給人造成控制遲延的感覺。
【發明內容】
[0004] 本發明實施例解決前述缺陷，設計一種基于ZIGBEE技術的無線開關控制器，用于 控制多類智能家居設備，包括通過ZIGBEE應用協議控制這些智能家居設備的一個ZIGBEE 射頻芯片。
[0005] 在一個實施例中，所述ZIGBEE射頻芯片選用EM357型芯片，內置32位ARM處理器。
[0006] 在一個實施例中，所述ZIGBEE射頻芯片在休眠狀態下的電流被設定為0. 7yA。
[0007] 在一個實施例中，所述的ZIGBEE應用協議是基于對象字典（OD)技術，對智能家居 設備的參數和狀態進行設置和控制。
[0008] 在另一個實施例中，提供一種無線開關控制系統，設置在一個智能家居設備組成 的網絡中，用于集成和控制多類智能家居設備，其是由無線網關和與之無線連接的若干個 控制節點組成，其中所述無線網關包含一個ZIGBEE上位節點設備，用于組建網絡和協議解 析，并通過ZIGBEE應用協議向控制節點傳輸數據；所述控制節點包含ZIGBEE射頻芯片，用 于配置控制節點所在設備的參數，并定時通過所述無線網關進行廣播以實時查詢和控制所 在設備的狀態。
[0009] 在一個實施例中，所述的ZIGBEE應用協議是基于對象字典（OD)技術，對所述的無 線網關和控制節點的參數和狀態進行設置和控制。
[0010] 在一個實施例中，通過READ_OD命令幀讀取控制節點的實時狀態信息，其中根據 所需訪問的控制節點的標識符的不同選擇相應的命令格式；通過WRITE_OD命令幀寫入控 制節點的參數以進行遠程控制，其中根據所需訪問的控制節點的標識符的不同選擇相應的 命令格式。
[0011] 在一個實施例中，所述標識符選用MAC地址。
[0012] 在另一個實施例中，無線開關控制器的控制方法，用于控制多類智能家居設備，包 括：對一個ZIGBEE射頻芯片進行初始化，并對無線網關進行初始化；進一步包括：重設所述 ZIGBEE射頻芯片中看門狗單元（WDT);檢測串口是否連接超時，若是，則產生一個串口數據 處理事件；若否，則產生一個無線數據處理事件；產生無線數據協議處理事件；檢測是否已 加入到一個ZIGBEE應用協議中。
[0013] 在一個實施例中，所述步驟中的處理事件包括了 ：判斷ZIGBEE射頻芯片內延遲發 送緩存區中是否存在數據，若是，則通過ZIGBEE應用協議發送數據；若否，則判斷此控制節 點的設備類型和參數；通過控制節點的外部輸入單元設置此控制節點的狀態。
[0014] 本發明實施例可以實現控制多種設備的功能，實用簡單的操作，只要修改參數就 可以實現不同設備的功能。針對輸出信號設備有：電動窗簾、電動幕布、電動玻璃、燈開關、 調光燈開關、聲光報警器等等。針對輸入信號設備有：門禁信號，人體熱釋傳感器、一氧化碳 傳感器、煙霧傳感器和場景控制器等等。應用方法包括設備定義以及配置，和如何實現遠程 讀取和控制。
[0015] 本發明實施例主要是集合了十幾種設備功能。包括針對輸出信號設備：電動窗簾、 電動幕布、電動玻璃、燈開關、調光燈開關、聲光報警器等等。針對輸入信號設備：門禁信號， 人體熱釋傳感器、一氧化碳傳感器、煙霧傳感器和場景控制器等等。技術創新組成分為：1、 無線多功能開關控制器設備上的ZIGBEE數據收發模塊硬件組成。2.無線多功能控制器系 統架構及軟件協議和流程。2、多功能開關動作控制器定義及應用。
【具體實施方式】
[0016] 多功能開關控制器設備上采用的是業界領先的ZIGBEE射頻芯片。例如芯片選取 Silincon公司的EM357芯片，芯片具備行業領先的32位ARM?CortexTM-M3處理器。
[0017] 本發明提供一種無線開關控制系統，設置在一個智能家居設備組成的網絡中，用 于集成和控制多類智能家居設備，其是由無線網關和與之無線連接的若干個控制節點組 成，其中所述無線網關包含一個ZIGBEE上位節點設備，用于組建網絡和協議解析，并通過 ZIGBEE應用協議向控制節點傳輸數據；所述控制節點包含ZIGBEE射頻芯片，用于配置控制 節點所在設備的參數，并定時通過所述無線網關進行廣播以實時查詢和控制所在設備的狀 O
[0018] 在一個實施例中，所述的ZIGBEE應用協議是基于對象字典（OD)技術，對所述的無 線網關和控制節點的參數和狀態進行設置和控制。
[0019] 在一個實施例中，通過READ_0D命令幀讀取控制節點的實時狀態信息，其中根據 所需訪問的控制節點的標識符的不同選擇相應的命令格式；通過WRITE_0D命令幀寫入控 制節點的參數以進行遠程控制，其中根據所需訪問的控制節點的標識符的不同選擇相應的 命令格式。
[0020] 在一個實施例中，所述標識符選用MC地址。
[0021] 在另一個實施例中，無線開關控制器的控制方法，用于控制多類智能家居設備，包 括：對一個ZIGBEE射頻芯片進行初始化，并對無線網關進行初始化；進一步包括：重設所述ZIGBEE射頻芯片中看門狗單元（WDT);檢測串口是否連接超時，若是，則產生一個串口數據 處理事件；若否，則產生一個無線數據處理事件；產生無線數據協議處理事件；檢測是否已 加入到一個ZIGBEE應用協議中。
[0022] 在一個實施例中，所述步驟中的處理事件包括了 ：判斷ZIGBEE射頻芯片內延遲發 送緩存區中是否存在數據，若是，則通過ZIGBEE應用協議發送數據；若否，則判斷此控制節 點的設備類型和參數；通過控制節點的外部輸入單元設置此控制節點的狀態。
[0023] 本模塊內嵌穩定、可靠的ZIGBEE協議棧，通信范圍廣，網絡可靠性高。
[0024] 本模塊設計為體積超小