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過去幾年，智能家居設(shè)備爆炸式增長(zhǎng)。曾經(jīng)被稱為“家庭自動(dòng)化”并仍被稱為“物聯(lián)網(wǎng)”的東西現(xiàn)在已經(jīng)變成了一個(gè)更友好的類別，我們稱之為智能家居。我們有幾乎所有的供暖，照明，照相機(jī)，傳感器，以及每周都會(huì)出現(xiàn)的新設(shè)備，將您的家搬到一個(gè)連通的未來。
在過去的幾年里，我們已經(jīng)從一個(gè)斷開連接的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)擁有新興中心的世界，像亞馬遜 Echo 和 Google Home 這樣的大型設(shè)備作為將所有連接服務(wù)連接在一起的樞紐，以及 Apple 等新興平臺(tái) HomeKit 和三星 SmartThings。那么 ZigBee 在智能家居這個(gè)勇敢的新世界中扮演什么角色？智能家居，智能家居背后的全部理念是讓一切都與所有事物保持聯(lián)系，讓您在設(shè)備保持通知的同時(shí)隨時(shí)了解情況。這可能是您的照明與您的安全攝像頭對(duì)話，或者您的智能咖啡機(jī)在您起床時(shí)打開。物聯(lián)網(wǎng)可能是一個(gè)相當(dāng)無用的術(shù)語，但實(shí)際上，這就是正在發(fā)生的事情，一切都是連通的，這意味著信息可以共享，你的生活可以被控制而無需單獨(dú)訪問每件事物。
如果從廣義的建筑來看，智能家居設(shè)備主要應(yīng)用在智能建筑之中。智能建筑行業(yè)發(fā)展?jié)摿O大，被認(rèn)為是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一個(gè)非常重要的產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)作用更是不容小覷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)智能建筑占新建建筑的比例為 70%，日本為 60%。2015 年，我國(guó)智能建筑占新建建筑的比例在 30% 左右。我國(guó)智能建筑起步于 1990 年，比美國(guó)晚了 6 年，比日本晚 4 年，通過對(duì)比美國(guó)和日本智能建筑的發(fā)展歷程，預(yù)計(jì)未來我國(guó)智能建筑在新建建筑中的比例仍將保持每年 3 個(gè)百分點(diǎn)左右的提升速度，到 2021 年，我國(guó)智能建筑在新建建筑中的比列有望達(dá)到 57% 左右。從狹義的智能家居設(shè)備應(yīng)用來看，主要集中在商品住宅市場(chǎng)，其中別墅及高檔公寓的應(yīng)用比例處于較高的水平。如果從每年房屋竣工面積來看，我國(guó) 2016-2021 年新建商品住宅智能家居設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)如下表所示。
大聯(lián)大世平集團(tuán)，針對(duì)目前智能家居市場(chǎng)，推出基于 NXP JN5189 ZigBee 智能開關(guān)面板方案，該方案具有能夠配合 APP 自定義動(dòng)作功能、自由操控其他產(chǎn)品、指示燈反饋的功能，具有符合 ZigBee 3.0 規(guī)范、和其他廠商產(chǎn)品互聯(lián)互通、低功耗、傳輸距離遠(yuǎn)、自組網(wǎng)自愈、底層穩(wěn)定、成本低、開發(fā)周期短的特性，在市場(chǎng)上具有低功耗低成本的優(yōu)勢(shì)。
NXP JN5189 外圍電路簡(jiǎn)單，僅需晶振和少量電容即可搭建最小系統(tǒng)，內(nèi)部balun單射頻輸出口的設(shè)計(jì)和高達(dá) 10 dB 發(fā)射功率節(jié)省了射頻電路設(shè)計(jì)和外部 PA 的成本。
方案硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)：
- 主平臺(tái)的選擇
- 模塊化代碼架構(gòu)，易于理解。
- 提供豐富的 API 函數(shù)，使用簡(jiǎn)單。
- 用戶無需關(guān)心底層問題。
本 ZigBee 開關(guān)面板應(yīng)用方案的主平臺(tái)采用的是NXP JN5189，具有高性能，低成本，易于開發(fā)特點(diǎn)，采用此平臺(tái)的原因是
① Cortex M4 內(nèi)核，功耗低，運(yùn)行穩(wěn)定。
② 發(fā)射功率最大 +10 dBm，傳輸距離遠(yuǎn)。
③ 射頻電路和內(nèi)部電路全面優(yōu)化，接收功耗較前代降低一半。
④ 工作電壓幅度大，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間。
⑤ 穩(wěn)定的 NXP ZigBee 3.0 協(xié)議棧，完整的應(yīng)用層軟件 Demo，縮短客戶開發(fā)周期。
⑥ 使用 NXP 提供的免費(fèi) IDE MCUXpresso 進(jìn)行軟件開發(fā)，安全高效。
⑦ 芯片價(jià)格較同類產(chǎn)品有優(yōu)勢(shì)。
2. 方案原理圖設(shè)計(jì):
JN5189 最小系統(tǒng)：無特殊元器件，成本低。
大聯(lián)大世平集團(tuán) ATU 實(shí)驗(yàn)室擁有網(wǎng)絡(luò)分析儀等高端射頻測(cè)試儀器，提供完善的射頻設(shè)計(jì)技術(shù)支持。
3. 下載調(diào)試電路：
① 通過FT230XS實(shí)現(xiàn)USB to UART。支持對(duì)JN5189下載程序，支持串口打印調(diào)試。
② 通過 LPC11U35 仿真調(diào)試電路，支持通過 SWD 對(duì) JN5189 下載程序，并進(jìn)行仿真調(diào)試。
4. 外設(shè)電路：
由 QSPI Flash，LEDs，Buttons組成。
5. 方案 Layout 設(shè)計(jì)：
① 底板
② 模組
方案軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)：
方案的軟件架構(gòu)是 APL Layer + Network Layer + MAC Layer + PHY Layer 的形式，NXP 提供了完整的APL Layer 示例軟件，用戶只需對(duì) APL Layer 進(jìn)行少量修改，即可實(shí)現(xiàn)自己的功能。
其特點(diǎn)有：
1. NXP 軟件架構(gòu)：
2. 開發(fā)環(huán)境：
NXP JN5189 使用 NXP 提供的免費(fèi) IDE MCUXpresso 作為基礎(chǔ)開發(fā)環(huán)境，MCUXpresso 是一款基于開源開發(fā)平臺(tái) Eclipse 進(jìn)行定制優(yōu)化的方便易用的IDE，受到眾多 NXP 芯片開發(fā)者的好評(píng)。
MCUXpresso 可以從 NXP 官網(wǎng)下載：https://www.nxp.com/design/software/development-so...
3. 硬件測(cè)試工具 CMET Tool：
NXP 提供了 Customer Module Evaluation Tool（CMET），可以對(duì)射頻性能進(jìn)行完整的測(cè)試，及時(shí)調(diào)整射頻參數(shù)以達(dá)到更好的射頻效果，此外還能進(jìn)行低功耗電流的測(cè)量，檢查其他硬件問題。
CMET提供了 14 種測(cè)試模式：
① 發(fā)射功率測(cè)試（正弦波模式）（Transmit Power Test（CW Mode））
② 發(fā)射功率測(cè)試（調(diào)制波模式）（Transmit Power Test（Modulated Mode））
③ 接收測(cè)試（Receive Test）
④ 晶振頻率測(cè)試（Oscillator Frequency Test）
⑤ 電流測(cè)試（Current Measurement Tests）
⑥ 射頻功率測(cè)量（RF Power Measurement）
⑦ 觸發(fā)包測(cè)試（Trigger Packet Test）
⑧ 接收包測(cè)試（Receive Packets Test）
⑨ 發(fā)送包測(cè)試（Transmit Packets Test）
⑩ 誤包率測(cè)試（Connectionless Packet Error Rate Test）
? 干凈信道評(píng)估（Clear Channel Assesment Test）
? 鏈路質(zhì)量指示（Link Quality Indicator（LQI））
? 周轉(zhuǎn)測(cè)試（Turnaround Tests）
? NFC 標(biāo)簽測(cè)試（NTAG Tests）
連接云平臺(tái)：
ZigBee 智能開關(guān)方案能連接到大聯(lián)大世平自研云平臺(tái) -- 大樹云
通過 MQTT 網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議連接到大樹云服務(wù)器。
APP 界面：
ZigBee 智能開關(guān)面板能使用大聯(lián)大世平智能家居 APP 進(jìn)行控制，能夠自定義按鍵動(dòng)作指向的控制功能。
比如，我可以在 APP 上指定單擊這個(gè)動(dòng)作能夠控制房間的燈泡亮滅，也可以指定雙擊這個(gè)動(dòng)作能夠控制窗簾的拉開關(guān)上等。
大聯(lián)大世平集團(tuán)智能家居 APP 界面 1：
大聯(lián)大世平集團(tuán)智能家居 APP 界面 2：
大聯(lián)大世平集團(tuán)智能家居 APP – 開關(guān)面板設(shè)備日志：
? 場(chǎng)景應(yīng)用圖
? 展示版照片
? 方案方塊圖
? 核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)
NXP JN5189 的優(yōu)勢(shì)： 1. 前代產(chǎn)品 JN5169 已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種智能家居產(chǎn)品方案。 2. 前代產(chǎn)品 JN5169 是 ZigBee 產(chǎn)品選擇的主流平臺(tái)，市場(chǎng)占有率高。 3. 采用 Cortex-M4 內(nèi)核，相比前代 JN5169 的 RISC 內(nèi)核有了明顯的性能提升。片內(nèi) RAM 擴(kuò)大，片內(nèi) FLASH 擴(kuò)大，RX 電流降低，TX 電流降低不明顯，但是還是有一定的優(yōu)化。 4. 射頻電路升級(jí)，抗 WiFi 干擾能力更強(qiáng)。
方案的優(yōu)勢(shì)： 1. 性價(jià)比：較同類產(chǎn)品高 2. 成熟度：高 3. 傳輸技術(shù)：ZigBee 3.0 4. 體積小 5. 安全：采用 AES-128 加密算法，保障通訊安全 6. 硬件支持：大聯(lián)大世平 ATU 提供硬件原理圖及技術(shù)支持 7. 軟件支持：大聯(lián)大世平 ATU 提供軟件 Sample Code 及技術(shù)支持 8. APP 支持：提供大聯(lián)大世平 ATU 智能家居 APP 9. 云服務(wù)：大聯(lián)大世平 ATU 大樹云免費(fèi)連接
? 方案規(guī)格
1. 處理器：Cortex-M4 2. 儲(chǔ)存器：片內(nèi) FLASH 3. 頻率：MCU 主頻 48 MHz，無線頻段 2.4 GHz 4. 無線傳輸技術(shù)規(guī)格：IEEE802.15.4 5. 傳輸距離：200 m（MAX） 6. 接收靈敏度：-100 dBm 7. 工作溫度：-40 ℃ ～ 125 ℃ 8. 支持系統(tǒng)：FreeRTOS 9. 連接云平臺(tái)：大聯(lián)大世平 ATU 大樹云 10. 功耗：發(fā)射電流 20.3 mA（+10 dbm），接收電流 4.3 mA，睡眠電流 350 nA 11. 尺寸：114.7 × 59.3 mm 12. EMI：FCC part 15C pass 13. 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證：協(xié)助通過 ZigBee 3.0 認(rèn)證
? 技術(shù)文檔
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