原標題：基于XPort和ZigBee模塊實現(xiàn)嵌入式設備入網(wǎng)的設計

基于XPort和ZigBee模塊實現(xiàn)嵌入式設備入網(wǎng)的設計，主要涉及到將帶有串口的嵌入式設備通過XPort設備服務器接入Internet，并利用ZigBee模塊實現(xiàn)近距離、低功耗的無線通信，從而實現(xiàn)對嵌入式設備的遠程訪問和控制。以下是對該設計的詳細解析：

一、設計背景與需求

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，人們希望隨時隨地能訪問和控制家庭、工業(yè)等各種場景中的嵌入式設備。這就要求這些設備能夠接入Internet，并提供相應的網(wǎng)絡服務。然而，直接在這些嵌入式設備上實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧會增加產(chǎn)品開發(fā)的成本、周期和復雜度。因此，基于XPort和ZigBee模塊的設計方案應運而生。

二、XPort設備服務器簡介

1. 定義與功能

• XPort是美國Lantronix公司開發(fā)的一種緊湊且高度集成的嵌入式設備服務器，它能讓任何帶有串口的智能設備接入Internet。

• 主要功能是實現(xiàn)串口與10/100 Mbps網(wǎng)絡間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，便于帶有串口的設備接入Internet。

2. 技術規(guī)格

• 集成有DSTni-EX增強版16位CPU，具有24位尋址能力、256 KB的SRAM、16 KB的引導ROM、384 KB的Flash和10/100 Mbps自適應以太網(wǎng)口（RJ45）。

• 支持RS232、RS485協(xié)議，波特率可選范圍從300到921,600 bps。

• 支持多種網(wǎng)絡協(xié)議，如TCP/IP、UDP/IP、ARP、ICMP、SNMP、TFTP、Telnet、DHCP、BOOTP、HTTP和AutoIP。

• 提供基于Windows平臺的配置工具，內(nèi)建Web服務器，F(xiàn)lash存儲器可存儲用戶自定義網(wǎng)頁，固件可通過TFTP和串口升級。

三、ZigBee模塊簡介

1. 定義與特點

• ZigBee是一種新型的近距離、低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸率的雙向無線通信技術，廣泛應用于家電產(chǎn)品、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測等領域。

• 采用IEEE 802.15.4無線協(xié)議標準，具有自組織、自管理和自愈合等特性。

2. 技術規(guī)格

• 以韓國RadioPulse公司的MG2455-F48芯片為例，該芯片集成了符合ZigBee協(xié)議標準的射頻收發(fā)器和微處理器。

• 通信速率有250 kbps、500 kbps、1 Mbps可選，提供μ-law/a-law/ADPCM語音編碼支持。

• 在空曠場合，通信距離可達200米。

• 功耗極低，在睡眠模式下電流消耗低于1μA。

四、系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

1. 系統(tǒng)架構(gòu)

該系統(tǒng)主要由三層組成：用戶層、控制中心層和終端設備層。

• 用戶層：負責收集、顯示整個系統(tǒng)家電狀態(tài)數(shù)據(jù)和發(fā)送控制命令，這些功能由用戶層中的Web頁面或上位機軟件實現(xiàn)。

• 控制中心層：由XPort和ZigBee模塊LM2455-EM組成，相當于一個ZigBee網(wǎng)關，主要作用是協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞。

• 終端設備層：由傳感器、無線發(fā)射模塊和微控制器（MCU）等組成的智能家電產(chǎn)品。

2. 工作流程

• 用戶層通過用戶程序發(fā)出的控制命令經(jīng)Socket連接傳給XPort。

• XPort將收到的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)，并通過ZigBee模塊LM2455-EM發(fā)送給終端設備。

• 終端設備對收到的命令做出響應，如果需要讀取家電狀態(tài)，則發(fā)送狀態(tài)信息給控制中心。

• 控制中心將狀態(tài)信息打包成TCP/IP數(shù)據(jù)包，發(fā)送給用戶。

五、總結(jié)

基于XPort和ZigBee模塊實現(xiàn)嵌入式設備入網(wǎng)的設計方案，通過XPort設備服務器實現(xiàn)串口設備與Internet的連接，利用ZigBee模塊實現(xiàn)近距離、低功耗的無線通信，從而實現(xiàn)對嵌入式設備的遠程訪問和控制。該方案具有成本低、開發(fā)周期短、復雜度低等優(yōu)點，適用于家電產(chǎn)品、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測等多種場景。