基于GPRS和ZigBee的智能家居安防系统

　　引言

　　ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。它的基础是IEEE802.15.4技术标准，主要规范了物理层和MAC层的协议。ZigBee联盟制定了应用规范层和应用汇聚层。

　　它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，该模块是TI公司收购无线单片机先锋Chipon公司后推出的新一代Zig-Bee无线单片机，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。