通信与网络中的智能家居低功耗传感器网络系统的设计通信与网络中的智能家居低功耗传感器网络系统的设计
摘要:智能家居系统中,随着传感器数量的增多,有线的布线系统弊端逐渐体现。本文将无线传感器网络引入
智能家居系统中,主要介绍了一种低功耗智能家居无线传感器网络系统的设计方法。采用以超低功耗处理器
MSP430 为核心,以嵌入式实时操作系统μC/OS-II 为软件设计平台。详细介绍了硬件和软件上的低功耗设计,
进而达到降低系统功耗、延长网络寿命、增强网络稳定性。 0 引言 随着计算机技术和通讯技术的发
展,智能家居系统也得到了迅速的发展。传感器是智能家居系统中的重要组成部分,也是智能化的最基本和最
重要的部分。随着智能化要求的提高,越来越多的传感器被引入智能家居系统中,如果还是采用传统的有线网
络
摘要:智能家居系统中,随着传感器数量的增多,有线的布线系统弊端逐渐体现。本文将无线传感器网络引入智能家居系
统中,主要介绍了一种低功耗智能家居无线传感器网络系统的设计方法。采用以超低功耗处理器MSP430 为核心,以嵌入式
实时操作系统μC/OS-II 为软件设计平台。详细介绍了硬件和软件上的低功耗设计,进而达到降低系统功耗、延长网络寿命、
增强网络稳定性。
0 引言引言
随着计算机技术和通讯技术的发展,智能家居系统也得到了迅速的发展。传感器是智能家居系统中的重要组成部分,也是
智能化的最基本和最重要的部分。随着智能化要求的提高,越来越多的传感器被引入智能家居系统中,如果还是采用传统的有
线网络,就必须提前设计铺设大量电缆,一旦要增加一个传感器节点,就需要重新再布一条线路,在别墅此类大型家居网路
中,其不足更加明显了。而且在已经装修布线完毕的家居中,有线网络的引入更是不方便。无线传感器网络,除了省去布线这
个麻烦外,还具有自组织能力,在节点的增减上非常方便,本文将无线传感器网络应用在智能家居系统中,提出了一种以超低
功耗单片机为处理器,嵌入式操作系统为平台的智能家居无线传感器网络的设计方法,从而达到家居中的节能目的。
1 系统构成及实现的功能系统构成及实现的功能
智能家居系统是一个庞大的系统,本设计的无线传感器网络系统主要应用在对家居环境的检测和调节,主要是由三部分构
成:传感器节点、协调器和家庭网关,如图1。整个家庭内部网络采用星形网络结构为主,具体实现功能:由协调器负责整个
无线传感器网络的构建,通过不同的传感器节点对温度、亮度、湿度等环境参数进行检测、处理后,通过无线网络传给网络协
调器,网络协调器将数据传给具备家庭网关功能的主控制器,控制器通过无线网络来发送控制信号到被控端(灯光、空调以及
其他家电控制器)。主控制器的另外一个功能就是将整个家庭网络跟外界Internet 网络互联,实现远程查询状态、控制家居中
家电。
图1 家庭网络系统框图
现在常用的短距离无线通讯技术主要有:蓝牙(Bluetooth)、Wi-Fi 和Zigbee 技术。表1列出了这三种技术的对比。在家
庭传感器网络中,对环境参数如温度、亮度以及湿度等数据的传输速率要求不是很高,而对设备的功耗要求倒是比较高的,鉴
于Zigbee 协议具有低功耗、低数据速率、低成本等特点,本设计的家庭网络通讯采用Zigbee 协议。
表1 三种无线通讯技术对比