基于嵌入式和ZigBee技术的智能家居系统设计

　　1系统总体方案

　　智能家居系统网络大致可分为外部网（因特网）、内部网（ZigBee自组网）和家庭网关。其中，家庭网关是核心部分，本系统以移植在tiny6410开发板上的Boa服务器作为家庭网关，它负责家庭内部网络和外部网络的连接和协议转换。下面介绍内部网，这里的内部网就是ZigBee自组网，根据家庭布局采用树状或者星形网络拓扑。ZigBee自组网包括各个终端节点，这些节点配合继电器控制家庭中各种电器开关、温湿度传感器等家庭中需要被监控的设备对象，从而达到远程监控功能。从通信的角度讲，每个节点即为一个终端，它们相互间通过ZigBee协议进行无线通信。这里暂不考虑内部网络不同的协议转换问题。

　　智能家居系统的总体结构框图如图1所示。

　　图1智能家居总体结构图

　　2智能家庭网关设计

　　本文设计的家庭网关要处理来自Internet的数据，要求实现家庭网关的硬件必须提供强大的网络支持，同时需要支持TCP/IP协议，因此需要操作系统来支持多任务。家庭网关是一个由硬件和软件共同组成的功能实体，将Boa服务器移植到ARM开发板作为网关使用。Boa是一个单任务的小型HTTP 服务器，源代码开放、性能优越，特别适合应用在嵌入式系统中，家庭网关结构图如图2所示。

　　图2家庭网关结构图

　　Boa服务器的建立较为简单，主要步骤包括：在开发主机上对其进行解压然后交叉编译，接着配置服务器，主要是修改boa.conf文件，配置完成后就可以进行移植了，移植成功后安装完毕就可以运行Boa服务器软件了。在构建好的嵌入式平台上运行Boa服务器以及串口读写应用程序，结合静态网页和动态CGI程序可以让命令从网页下达到嵌入式服务器。通过CGI技术可以实现Web服务器和串口读写应用程序的调用，从而达到数据（也就是命令）从网页到服务器再通过串口写入ZigBee家庭内部网络的这样一条正向的流程。当命令发送至ZigBee家庭内部网络后，紧接着读写应用程序读取ZigBee的反馈数据（主要是LED状态以及传感器读数），读取后存入ARM板子里的SQlite数据库以供稍后的CGI程序调用并显示在网页上。