ZigBee+GPRS照明控制系統方案

一、             系統總規劃

底層部分配置圖

1.         功能介紹：

系統的底層部分（指現場控制器以下）由現場控制器，照明終端主控制器（Coord），照明終端控制器（Router/RFD）構成。照明終端主控制器接收現場控制器通過GPRS模塊發送過來的控制器信號后通過Zigbee網絡采用透明傳輸的方式發送命令到照明終端控制器（節點），對其進行控制操作或讀取其狀態。主控器（Coord）將現場采集（或巡檢）的路燈狀態信息通過GPRS模塊發送到現場控制器。主控制（Coord）與終端控制器采用分組的方式通訊，每個組有一個組號，同一區域內允許有多組路燈，各組之間互不干擾。

2.         系統特點：

1)基于成熟的Zigbee網絡，具有高穩定性和可靠性的特點。

2)低成本。通過大幅簡化協議，降低了對通信控制器的要求，ZigBee免協議專利費。

3)低速率。ZigBee工作在250kbps的通訊速率，滿足低速率傳輸數據的應用需求。

4)長距離。普通模塊傳輸范圍一般介于10～100m之間，在增加RF發射功率后，亦可增加到100m-1km。這指的是相鄰節點間的距離。如果通過路由和節點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠。

5)短時延。ZigBee的響應速度較快，一般從睡眠轉入工作狀態只需15ms，節點連接進入網絡只需30ms，進一步節省了電能。

6)高容量。ZigBee可采用星狀、片狀和網狀網絡結構,最多可組成65000個節點的大網。

7)高安全。ZigBee提供了三級安全模式，包括無安全設定、使用接入控制清單(ACL)防止非法獲取數據以及采用高級加密標準(AES128)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。

8)免執照頻段。采用直接序列擴頻在工業科學醫療2.4GHz(全球) (ISM)頻段。

3.         系統參數

主芯片：CC2430F128

頻段：2.4-2.475GHz

通訊協議：標準IEEE 802.15.4、ZigBee2006

網絡拓撲結構：網狀或串狀

調制方式：DSSS

數據傳輸速率：≤250KBps

接收靈敏度：－103 dBm

通信距離：可達200m以上（加PA）

發射電流：約28mA，（加PA后60mA）

接收電流：約28mA（加PA后60mA）

休眠電流：20uA以下

工作溫度-30-80℃

二、             照明終端控制器（Coord）

1.         系統組成框圖

圖1

2.         功能

由于主控制器的CC2430負責的網絡任務較重所以采用一個專用的MCU做處理。CC2430只負責網絡部分的處理; GPRS撥號，數據接收，命令和數據的下發由MCU來完成。照明終端主控制器接收現場控制器通過GPRS模塊發送過來的控制器信號后通過Zigbee網絡采用透明傳輸的方式發送命令到照明終端控制器（節點），對其進行控制操作或讀取其狀態。

       主控制器和現場控制器通過GPRS模塊通訊，GPRS模塊工作于Socket模式下，采用透明傳輸的方式（通訊協議見附件）。GPRS之間的通訊請求采用電話喚醒的模式，有數據請求對方時撥打電話，核對相應的呼叫方后在通過GPRS建立通訊（這部分需咨詢ZLG的相關產品）

MCU選用ST公司主流的STM32控制器，采用Cortex-M3內核，兼有成本和性能的優勢，具有豐富的接口，有內置看門狗電路，3個帶握手控制的USART。（也可以改為現場控制器相同的LPC213x控制器）。

三、照明終端控制器（Router/RFD）

1.         系統組成框圖

圖2

2.         功能

照明終端控制器中CC2430模塊主要負責接收從主控制器下傳的控制信息發送給照明燈控制器，并將采集的到的燈狀態發送給主控制器。