基于ZigBee技术的无线智能照明系统

2.2 软件设计

软件设计基于TI公司推出的跟CC2430芯片配套的Z-Stack协议栈和IAR集成开发环境。Z-Stack在业内处于领先水平，目前还在不断完善和增强，其最新版本Z-Stack 1.4.2，通过ZigBee测试机构德国莱茵集团的ZigBee兼容性测试，符合ZigBee 2006 specification，已被全球众多ZigBee应用开发厂家所采用，支持多种硬件平台，包括面向IEEE／ZigBee的CC2430片上系统解决方案，基于CC2420收发器的新平台和MSP430超低功耗微处理器。此外，Z-Stack还支持丰富的新特性，如无线下载，即通过ZigBee网络，下载网络中各节点的升级软件，完成节点的软件升级。Z-Stack还支持具备定位感知功能的CC2431，该特性使用户能够设计出可根据节点当前位置改变节点行为的新型ZigBee应用。

针对ZigBee在家庭网络方面的应用，ZigBee Alliance制定专门的应用框架，即ZigBee Home Automation Public Application Profile。所谓Profile是对逻辑设备及其接口的描述集合，是针对某个特定应用的公约和准则，其目的是使不同厂家按照同一个ProfiIe设计的产品之间可以相互操作、相互替换。ZigBee HomeAutomation Public Application Profile规定了智能家居中的照明设备、采暖通风空调设备、自动窗帘和报警装置的设计规范。本文的无线智能照明系统就是在这个Profile的基础上实现的。

Z-Stack提供了丰富的函数调用接口，其中用于发送数据报的函数如下：

其他具体的程序设计在这里不做一一阐述。

3 无线智能照明系统的实验结果

在一个两室两厅的套房中布置1套基于ZigBee技术实现的无线智能照明系统的实验网络，其网络结构如图2所示。

在每盏灯中都集成有ZigBee模块，其中协调器节点是必需的。在其他地方，根据是否需要路由功能，可以配置为路由器或者终端节点。因为协调器节点和路由器节点具有路由功能，协议栈容量较大，所需的FLASH空间较大，芯片的成本也较高，因此只把需要给其他节点路由转发数据报的节点配置为路由器节点，其他节点则都配置为终端节点，以降低成本。室内所有的照明灯组成一个ZigBee网络，由协调器完成对所有照明灯的控制。可以对网络中的照明灯单个分别进行控制，也可以把所有的照明灯作为一个整体，进行同时控制；实现了对照明灯的简单开关控制和256级的调光控制；既可以设置成手动控制模式，也可以设置成自动控制模式，由协调器根据亮度感测器和震动感测器返回的亮度信息和震动信息，自动发送控制命令，完成对所有照明灯的控制。系统设计成本低廉，可靠性高、响应速度快、智能化程度高，是不断发展的电子信息技术在照明领域中的应用，必将带来照明技术的革新。

4 结语

随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展和人们物质生活水平的提高，家居智能化正成为国内外的一个研究热点。基于ZigBee技术的无线智能照明系统目前主要应用在智能大厦和高档住宅。但是，随着技术水平的不断完善，相关产品的价格会逐步降低，巨大的民用市场将是最终的发展方向。该系统在提高照明系统的信息化、智能化程度的同时，对节约电能的消耗也起到了很大的作用，符合国家节能减排的发展战略。

作者：吴光荣，章剑雄

(中国电子科技集团公司第五十二研究所  浙江杭州  310012)