0 引言
智能家居系統（SmartHome）最早源于歐美發達國家，是指以住宅為平臺，利用現代計算機網絡通訊、自動化控制技術、傳感器技術、無線通訊技術、音視頻技術，通過社區綜合布線、社區局域網、Internet互聯網，采用系統集成方式，將智能家居、家居安防、家居娛樂融為一體，逐步建立一個安全、舒適、方便、快捷的綜合信息交互系統。智能家居技術的發展經歷了有線方式和無線方式兩個階段。由于有線網固有的布線麻煩、可擴展性差等缺點，無線網絡技術應用于家庭網絡已成為必然趨勢。這不僅因為無線網絡可以提供更大的靈活性、流動性，省去了浪費在綜合布線上的費用和精力，而且更因為它符合家庭網絡的通信特點。
利用無線網絡技術構建價格低廉、性能可靠的智能家居系統將有重大的社會價值和巨大的商業潛力。在智能家居安防系統中需要對家居監控數據進行采集、分析和傳遞，因此網絡通信技術是智能家居安防系統中的關鍵技術。ZigBee技術是一種近距離、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。它能夠為用戶提供機動、靈活的組網方式，非常適合于家庭控制，將成為智能家居控制技術的重要發展方向。而對于家庭網絡通訊而言，傳輸的數據量小，在傳輸速率上不需要太高的要求。只需要信息的實時性好、時延短、成本低。相對于其他無線通訊技術而言，ZigBee無線模塊技術是功耗和成本最低的技術之一。
1 智能家居控制系統功能
智能家居系統主要由智能終端、無線傳感器網絡節點、終端控制面板三大模塊組成。終端控制面板通過有線方式連接家庭中各家用電器設備，無線方式接收智能終端控制指令，實現各家用電器設備的直接控制。無線傳感器網絡節點負責采集和傳遞各路監控信號。智能終端通過有線、無線方式接收來自各個設備的信息，對其分析處理，并能按預先設置的規則通過有線、無線方式發送控制指令，實現智能功能。
智能家居系統主要包括智能家電控制、智能安防、緊急求助等功能。
1.1 智能家電控制
終端有全開、全關、離家、會客、娛樂、休息等多種情景模式，業主可以預設好各個模式，只需一個觸摸或遙控操作，家居環境就可以進入自己需要的模式。
1.2 智能安防
在住宅的門、窗上安裝好門磁檢測，對外玻璃上安裝破碎探測器，主要通道及房間安裝好紅外探測器，并在梯口安裝好監控攝像頭進行實時監控。當有人在家或離家時，通過終端開啟對應模式，對家庭安全設防。
若有人非法入侵時，家庭控制器發出聲光報警，并通知業主及物業管理部門。廚房、客廳、臥室設置煙感、溫感探測器監測所有房間有無火災發生。如有火災發生，發出報警信息通知業主及物業管理，并關閉所有電源，啟動噴水滅火系統，最大限度降低火災危害。廚房另設置可燃氣體檢測，檢測燃氣泄漏。
當有險情發生時，自動關閉煤氣管道上的燃氣閥并通知業主及物業部門。
1.3 緊急求助
當遇到緊急情況（如疾病或非法入侵）發生時，按緊急按鈕向小區物業管理部門進行緊急求助報警。
2 基于ZigBee數傳技術的遠程智能家居控制系統硬件框架
基于ZigBee數傳技術的智能家居控制系統由監控節點、網關節點、終端控制組成。監控節點和網關節點通過ZigBee無線模塊組成家庭內部網絡，終端控制通過電腦對家庭內部網絡進行訪問和控制。其中：監控節點分為溫濕度ZigBee數據采集監測節點、燈光控制節點、安全監測節點；網關節點由最小系統、ZigBee通信模塊組成。
ZigBee無線模塊由主控芯片CC2530作為數據處理以及無線收發器；網關節點通過ZigBee模塊將數據發送到控制終端。其系統結構如圖一所示。
圖一 遠程智能家居控制系統結構示意圖
3 基于ZigBee數傳技術的遠程智能家居控制系統軟件構架
在遠程智能家居控制系統中采用ZigBee數傳模塊實現數據的傳輸和處理。ZigBee協議棧是TI公司在通信中定義的協議，規定了軟硬件應如何工作。
其中ZigBee協議棧分為5層，各層次功能如下：
（1）設備對象層，即ZDO（ZigBeeDeviceObject）層，提供了管理一個ZigBee數傳模塊節點所要使用的功能函數。ZDO為協調器、路由器和終端設備提供了應用端點的管理函數，其中包括：建立、發現和加入一個ZigBee數傳網絡，綁定應用端點和安全管理。
（2）應用框架層，即AF（ApplicationFramework）層，提供了針對協議棧的應用端點（End-Point1-240）和設備對象端點（EndPoint0）接口，其中主要包含：設備描述數據結構和數據收、發函數。
（3）應用支持子層，即APS（ApplicationSupportSublayer）層，為設備對象和應用實體提供了一系列的支持服務。
（4）網絡層，即NWK（ZigBeenetwork）層，為上層提供了管理服務和數據服務。
（5）介質訪問層，即ZMAC層，在802.15.4MAC與網絡層之間提供接口。
ZigBee數傳網絡的構成主要由協調器節點、終端節點和路由器節點構成。如果一個ZigBee數傳網絡中所需節點數目較少，網絡覆蓋范圍不大。也可只用協調器節點和終端節點來構成星形拓撲結構的網絡。協調器節點和終端節點的系統流程如圖二、圖三所示。
圖二 協調器節點系統流程圖
圖三 終端節點系統流程圖
在ZigBee協議中，OSAL任務系統維持網絡的正常工作。OSAL首先初始化系統，然后通過osal_add_task函數添加任務到任務列表中。通過順序的執行任務列表中的任務來完成整個系統的運行。
在ZigBee數傳模塊中程序是從main函數開始的，main函數的主要功能是完成初始化，然后再進入操作系統。
Main函數代碼如下：
intmain(void)
{
osal_int_disable(INTS_ALL);//關閉中斷
HAL_BOARD_INIT();//初始化一些相關硬件
zmain_vdd_check();//電壓檢測
InitBoard(OB_COLD);//初始化I/O端口
HalDriverInit();//HAL驅動初始化
osal_nv_init(NULL);//NV系統初始化
ZMacInit();//MAC初始化
zmain_ext_addr();//確定64位擴展地址
zgInit();//初始化基本NV條目
osal_init_system();//OSAL系統初始化
osal_int_enable(INTS_ALL);//使能中斷
InitBoard(OB_READY);//最終初始化硬件
zmain_dev_info();//設備信息顯示
osal_start_system();//任務系統（不會退出）
return0;//不執行
}
4 結束語
隨社會經濟和科學技術的發展，人們的物質生活水平不斷提高，對家居環境的要求也越來越高，作為家居智能化的核心部分——智能家居ZigBee數據采集控制系統也越發顯得重要。家居智能化控制的開發和建設是未來國家、經濟發展的必然趨勢。基于無線ZigBee數傳模塊智能家居的核心控制系統，它的設計功能的完善必將推動住宅智能化的發展。而基于ZigBee無線模塊的智能系統功能的集成化、用戶使用的傻瓜化以及市場的平民化將是智能家居控制器的發展趨勢，系統也將逐步邁向綠色化。