原標(biāo)題：基于XPort和ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備入網(wǎng)的設(shè)計(jì)

基于XPort和ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備入網(wǎng)的設(shè)計(jì)，主要涉及到將帶有串口的嵌入式設(shè)備通過(guò)XPort設(shè)備服務(wù)器接入Internet，并利用ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)近距離、低功耗的無(wú)線通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和控制。以下是對(duì)該設(shè)計(jì)的詳細(xì)解析：

一、設(shè)計(jì)背景與需求

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人們希望隨時(shí)隨地能訪問(wèn)和控制家庭、工業(yè)等各種場(chǎng)景中的嵌入式設(shè)備。這就要求這些設(shè)備能夠接入Internet，并提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。然而，直接在這些嵌入式設(shè)備上實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧會(huì)增加產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本、周期和復(fù)雜度。因此，基于XPort和ZigBee模塊的設(shè)計(jì)方案應(yīng)運(yùn)而生。

二、XPort設(shè)備服務(wù)器簡(jiǎn)介

1. 定義與功能

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

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

2. 技術(shù)規(guī)格

• 集成有DSTni-EX增強(qiáng)版16位CPU，具有24位尋址能力、256 KB的SRAM、16 KB的引導(dǎo)ROM、384 KB的Flash和10/100 Mbps自適應(yīng)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(luò)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(tái)的配置工具，內(nèi)建Web服務(wù)器，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器可存儲(chǔ)用戶自定義網(wǎng)頁(yè)，固件可通過(guò)TFTP和串口升級(jí)。

三、ZigBee模塊簡(jiǎn)介

1. 定義與特點(diǎn)

• 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(wú)線通信技術(shù)，廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

• 采用IEEE 802.15.4無(wú)線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，具有自組織、自管理和自愈合等特性。

2. 技術(shù)規(guī)格

• 以韓國(guó)RadioPulse公司的MG2455-F48芯片為例，該芯片集成了符合ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)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(yǔ)音編碼支持。

• 在空曠場(chǎng)合，通信距離可達(dá)200米。

• 功耗極低，在睡眠模式下電流消耗低于1μA。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(shè)備層。

• 用戶層：負(fù)責(zé)收集、顯示整個(gè)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(yè)面或上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)。

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

• 終端設(shè)備層：由傳感器、無(wú)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(guò)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(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)，并通過(guò)ZigBee模塊LM2455-EM發(fā)送給終端設(shè)備。

• 終端設(shè)備對(duì)收到的命令做出響應(yīng)，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(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備入網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)XPort設(shè)備服務(wù)器實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備與Internet的連接，利用ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)近距離、低功耗的無(wú)線通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和控制。該方案具有成本低、開(kāi)發(fā)周期短、復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)，適用于家電產(chǎn)品、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)等多種場(chǎng)景。