智能化家居這個概念早在十幾年前就出現了，1998年比爾蓋茨就為自己建造過一座智能化的豪宅。早期的智能家居是有線的，這在很大程度上，限制了其的自身發展：首先是布線問題，需要開墻破洞，使得多數已裝修好的房子不愿加入進來；其次，將線布好埋于墻體內，檢修維護非常不便，一旦出現問題，意味著要再次開墻破洞；最后，就是造價不菲，以至于早期的智能家居只適合高端人群，而非平民消費品。

　　無線解決方案為家居自動化帶來了曙光，剪掉了這些繁瑣的線，就減去了很多麻煩。就目前而言，無線智能家居根據所使用的技術不同，主要分為藍牙、Wi-Fi、Zwave和ZigBee四種，無線技術讓人們得以實現對家居的遠程控制。

　　WiFi、Zigbee、Zwave及藍牙對比分析

　　WiFi技術

　　基于WiFi技術的智能家居產品最為常見，其優勢在于傳輸速率快，且產品成本低，生活中也最為普及，對用戶來說，基于WiFi的智能家居組合最為省事，購買設備直接組網即可。

　　凡事都存在兩面性，WiFi雖然傳輸快、普及廣，但也存在著自身的技術劣勢：其最大的問題要屬安全性非常低，無線穩定性弱；功耗大也是其弱點之一，將導 致其在家居領域的應用受限，例如智能門鎖、紅外轉發控制器、各種傳感器等不適宜使用；此外，WiFi的組網能力也相對較低，目前WiFi網絡的實際規模一 般不超過16個設備，而實際家居環境中，僅開關、照明、家電的數量就已遠遠多于16個，顯然發展空間受到了一定的限制。

　 　相較于普及較廣的WiFi技術，下面要說的ZigBee技術，其研發和應用的門檻相對要高，并不是隨便什么人都能駕馭，像施耐德、西門子、索尼、通用電 氣、松下等一些全球500強企業，都已加入到ZigBee的陣營當中，而華為、物聯傳感等國內企業也在ZigBee陣營之中。

　　Zigbee技術

　 　首先，ZigBee技術的安全性很高，至今全球尚未出現一起破解先例。其安全性源于其系統性的設計：采用AES加密（高級加密系統），嚴密程度相當于銀 行卡加密技術的12倍；其次，Zigbee采用蜂巢結構組網，每個設備均能通過多個方向與網關通信，網絡穩定性高；另外，其網絡容量理論節點為65300 個，足夠滿足家庭網絡覆蓋需求，即便是智能小區、智能樓宇等仍能全面覆蓋；最后，Zigbee具備雙向通訊的能力，不僅能發送命令到設備，同時設備也會把 執行狀態反饋回來，這對終端使用體驗至關重要，尤其是安防設備，倘若你點擊了關門，卻不知道門是否真的已經鎖上，將會帶來多大的安全隱患；此 外，Zigbee采用了極低功耗設計，可以全電池供電，理論上一節電池能使用10年以上，節能環保。

　　Zwave技術

　 　Zwave的數據傳輸速率為9.6kbps，信號的有效覆蓋在室內30米（室外大于100米），適于窄帶寬應用場合，且具備一定的安全性和穩定性，不過 目前只應用于家庭自動化方面。究其缺點主要三：一是節點較少，理論值為256個，實際值可能只有150個左右，算是其能容納設備數量的上限，實際上很多廠 商能做到容納20、30個設備就不錯了；二是樹狀組網結構，一旦樹枝上端斷掉，下端的所有設備將無法與網關通信；三是沒有加密方式，安全性差，易受到攻 擊。（Zwave所用頻段在我國是非民用的，國內并不常見Zwave智能家居，更多的還是應用在國外。）

　　藍牙技術

　 　大家對藍牙技術的熟知，恐怕要屬手機上的藍牙功能了。其功耗以及成本都介于WiFi與Zigbee兩者之間，但傳輸距離最短，屬于一種點對點、短距離的 通訊方式，因在移動設備或較短距離間傳輸，故藍牙產品會提供一些較為私人化的使用體驗，例如藍牙耳機、藍牙音箱、智能秤等，由于其傳輸距離較短，所以并不 適合組建龐大的家庭網絡。

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　　1.前言

　　隨著智能終端的普及，產業、技術與市場的成熟，加之國際品牌大廠的推動，物聯網（ioT）、智能家居、智能安防已經開始走進人們的生活，它已經不再是一個炙手可熱的概念，而是一批批不斷涌現并暢銷于市場的產品。

　 　智能安防是智能家居的最為重要細分市場之一，而相比與其它智能家居應用，安防的遠程監控、遠程報警、智能聯動的需求更為迫切。試想一下，當家中出現異常 走動，煤氣，煙霧問題，不在家中的您可以通過移動設備第一時間了解到家中的異常狀況，以及時采取應對策略，減少您的財產損失，保護好您的家人。

　　2.智能家居的無線技術格局：（Wifi， Zigbee， 藍牙）

　　WiFi是基礎設施：

　　一般是用于覆蓋一定范圍（如1棟樓）的無線網絡技術（覆蓋范圍100米左右）。

　　現存的主要問題：功耗高，價格高，移動性差，組網能力差。

　　ZigBee 是連接手段：

　　用于低速率、低功耗場合，比如無線傳感器網絡，適用于工業控制、環境監測、智能家居控制等領域。

　　現存的主要問題：推廣難度大（需要網關連接網絡，安裝調試等綜合成本高），產品成本高，網絡延時不可控。

　　藍牙服務移動設備：

　　目前全球有超過30億個藍牙設備，其總數遠遠超過了wi-fi和zigbee設備的總量，藍牙的應用延伸到手機、游戲機、耳機、筆記本、汽車等很多應用，藍牙4.0的推出讓藍牙的應用領域更為拓廣。

　　現存的主要問題：組網能力差。

　　智能家居現狀：

　　Zigbee技術在智能家居推廣多年，但市場接受度很低，其中最大的原因1. 成本高 2. 其需要路由與網絡連接，使得連接設置復雜，安裝費用高，推廣難度大。

　　3、CSR Mesh創新藍牙解決方案概述

　 　智能終端的普及已經使藍牙設備握在每個消費者的手中，因此在產品的推廣普及方面，相比Xigbee，藍牙具有先天的優勢，消費者無需改變太多，既可以享 受智能家居帶來的方便與享受；同時不同于zigbee一直應用于銷量有限的工業市場，藍牙BLE自誕生之日起即服務于大眾消費市場，成本及技術門檻比 zigbee要低很多，更加有利于產品的普及。

　　CSR Mesh創新藍牙解決方案特別針對智能家庭和物聯網應用所做的優化設計，它包含了CSR自訂的組態 （configuration），控制協議 （control Protocol），以及CSR 驗證過的Bluetooth Smart組件： CSR101x和CSR8811。消費者可在家中任何地方控制調整燈光、溫度、家電和保全系統等內建Bluetooth Smart技術的設備或裝置。其中，符合CSR Mesh協議的方案并不需要復雜的設定、配對、或使用路由器等存取裝置，對消費者而言將更為便利。

　 　CSR Mesh協議利用Bluetooth Smart傳送訊息給網絡上的其它Bluetooth Smart裝置，并接著往前傳送。訊息可以指定給個別裝置或群組，而裝置本身可以隸屬于多個群組。控制功能透過標準Bluetooth Smart家電執行，例如運用燈光的開與關，或者藉由智能型手機或平板計算機來執行。

　　CSR Mesh創新藍牙解決方案框圖

　　業界對CSR Mesh創新藍牙解決方案的評價

　 　CSR事業部資深副總裁Anthony Murray表示：”不同于Zigbee或Z-Wave等其它家庭自動化連接方案的是，CSR Mesh讓消費者能在家中任何角落透過行動設備直接遙控，它沒有距離限制，也不需要依賴集線器。CSR致力推動物聯網創新，我們相信這項新的 Bluetooth Smart方案將協助開發商、顛覆市場對于裝置控制的舊有印象，開發業者不需其它專利方案或技術就能開發出符合市場期望的產品，也帶給消費者一個理想的家 庭自動化環境。“

　　Murray也指出：“除了能從智能型手機控制之外，CSR Mesh也將讓開發業者能建置智能網絡，使裝置相互直接通訊。這就能實現未來物聯網，讓消費者建立自動化的智慧家庭，好比說，當他們一走進房間、燈光就 會自動亮起。CSR已支持許多客戶開發符合CSR Mesh協議的產品，我們也期待看到這項方案進一步地開啟智慧家庭市場。”

　　CSR1010/CSR1011 介紹：

　 　CSR 發表針對超低功耗連結裝置需求所設計的首款單模單芯片藍牙低功耗平臺 CSR1010 和 CSR1011 。新 CSR uEnergy 平臺在一顆單芯片上提供所有必要技術，以協助開發藍牙低功耗產品，包括射頻、基頻、微控制器、通過認證的 BluEtooth v4.0 堆棧、以及使用者自訂應用。 CSR uEnergy 藍牙低功耗平臺將讓以往受限于功率消耗、尺寸和其它無線標準等復雜應用實現超低功耗連接性。

　 　CSR uEnergy 平臺已實施最佳化設計，專門使用于支持藍牙低功耗功能，協助開發小型、成本效益且能源效率的產品。 CSR 芯片只需要一顆單一鈕扣型電池就可以使用多年，而且能夠被建置到簡單的傳感器中，例如計步器、心律監測器或者車鑰匙鏈，以及較復雜的低功耗裝置，例如可控 制和顯示行動電話信息的手表。該平臺提供單模芯片，能夠與 CSR 的雙模芯片相輔相成，進而構成完整的藍牙低功耗方案。

　　4、簡單的電路設計：

　　5.開發套件：

　　描述

　　此設計可為家庭自動化 應用提供 ZigBee? 家庭自動化 （HA 1.2） 認證的參考網關。由 Sitara? AM335x 處理器提供支持的功能豐富且基于 Linux 的網絡和 GUI 示例應用可以使用基于 SimpleLink? ZigBee CC2531 無線 MCU 的軟件狗控制和監控 ZigBee 節點。此設計包含幾十個可簡化 Linux 系統中的 ZigBee 集成和應用開發的 API。

　　特性

　　用于家庭自動化的簡單 API，將 TCP/IP 集成到 ZigBee 網橋，有助于加快應用的開發速度和簡化低功耗連接解決方案的集成

　　基于 CC2531 的運行 ZigBee 家庭自動化 （HA 1.2） 認證協議堆棧的 USB 軟件狗、MAC 和 PHY，針對互操作性進行了全面測試

　　基于 Sitara AM335x BeagleBone Black 社區支持的低成本開源開發平臺和基于小型 USB 軟件狗的 SimpleLink? ZigBee CC2531 無線 MCU

　　可從 TI 網上商店或通過授權經銷商獲取所有系統硬件組件。還可獲取基于 Wiki 的用戶指南以生成和編譯 Linux 開源組件

　　基于 Linux 的現成系統軟件和硬件實現，用于通過以太網將 ZigBee 傳感器連接到 TCP/IP 應用，包括所有應用程序、Linux 中間件、ZigBee 堆棧和硬件組件

　　用于 BeagleBone Black 的 Z-Stack? Linux 網關安裝程序軟件包和用于 SimpleLink CC2531 軟件狗的 ZigBee 家庭自動化堆棧是免費的，可從 TI 的 Z-Stack? 軟件頁面進行下載。

　　硬件設計框圖

　　詳細資料：AM335x ARM Cortex-A8 微處理器(MPU)詳細介紹

??????? 軟件設計框圖

　　相關軟件與工具：CC2531 USB 評估模塊套件

　　一、節能環保要求

　　節能環保產業位于國家戰略新興產業發展規劃之首，這表明未來國家會加大在節能環保行業的投資力度，為節能環保注入新的動力。在節能環保行業快速發展的形勢下，低待機功耗產品受到了消費者的關注。據國際權威機構統計，待機能耗已占民用電力消耗的3%-13%。中標認證中心的調查顯示，家電待機能耗占中國家庭電力消耗的10%左右，家庭中各種家電產品的平均待機能耗為15-30W之間。所以目前國內的消費電子產品也向著低功耗的方向發展，并率先推出產品搶占市場。

　　二、智能插座的解決方案

　　智能插座，現在通常指內置Wi-FI模塊，通過智能手機的客戶端來進行功能操作的插座，最基本的功能是通過手機客戶端可以遙控插座通斷電流，設定插座的定時開關。智能插座現在不主打安全方面的功能，而是強調家居的智能化，智能插座通常與家電設備配合使用，以實現定時開關等功能。

　　根據上述描述，智能插座內部包含了AC-DC電源、無線通訊單元、繼電器及MCU控制單元等。無線通訊單元可以根據使用場合選擇合適的通訊方式，其中有射頻技術、紅外技術、WIFI技術、藍牙技術和ZigBee技術等。由于ZigBee技術具有通訊距離長、穿墻能力較強、發射功耗較低的特點，比較適合智能家居應用場合。AC-DC電源需要在滿足智能開關工作時所需功率的情況下，還要滿足待機工作時的低功耗問題。廣州致遠電子推出了小體積待機功耗的電源模塊 ZY0FBxxD-2W，非常適合智能插座的應用。

　　超低待機功耗（50mW）；

　　無需外接元件可直接使用；

　　輸入電壓：85-265VAC（100-375VDC）；

　　工作溫度：-25℃~+70℃；

　　可持續短路，自恢復；

　　超小體積：31.8mm*20.3mm*10.5mm；

　　智能插座的推薦設計方案：

　　AC-DC電源模ZY0FBxxD-2W是廣州致遠電子專門針對小體積低功耗應用場合研發的電源產品，同時致遠電子的ZM5168P0-1是集MCU與 ZigBee收發于一體的模塊類產品。僅需要將兩個模塊搭接在一起，就能完美實現智能插座的設計。同時由于ZM5168P0-1集成了NXP JN5168處理器，可以對此MCU進行編程，從而實現智能插座的各項功能。此方案具有設計簡單、簡化器件、快速實現等特點。運用此方案可以大幅簡化開發過程，使產品更快的投入市場，抓住市場先機提升產品競爭力。

　　輸入端使用的ZY0FBxxD-2W待機空載功耗最大為0.05W，ZigBee模塊ZM5168P0-1也采用低功耗設計，在收發狀態的最高功耗為0.08W左右。從上面的數據來看，使用本方案能夠使智能插座在待機狀態下得到較低的功耗，從而達到節能環保的目的。

　　支持環保應該從設計做起，應該用我們自身的行動去影響他人，讓環保成為一種習慣，成為一種時尚，成為一種社會道德。

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