WiFi技术的原理及未来发展趋势

WiFi——Wireless Fidelity，无线保真技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的是2.4GHz附近的频段。其目前可使用的标准有两个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b。该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。




什么是WiFi？
WiFi全称Wireless Fidelity，又称802.11b标准，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种802.11 DSSS设备兼容。

IEEE 802.11b无线网络规范是IEEE 802.11网络规范的变种，最高带宽为11Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，带宽的自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。其主要特性为：速度快、可靠性高。在开放性区域，通讯距离可达305米；在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。

WiFi——Wireless Fidelity，无线保真技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的是2.4GHz附近的频段。其目前可使用的标准有两个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b。该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。


WiFi技术突出的优势
其一，无线电波的覆盖范围广，基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50英尺左右，约合15米，而WiFi的半径则可达300英尺左右，约合100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。据悉，由Vivato公司推出的一款新型交换机。该款产品能够把WiFi无线网络300英尺接近100米的通信距离扩大到4英里约6.5公里。

其二，虽然由WiFi技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待改进，但传输速度非常快，可以达到11Mbps，符合个人和社会信息化的需求。

其三，厂商进入该领域的门槛比较低。厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。这样，由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100米的地方，用户只要将支持无线LAN的笔记本电脑或PDA拿到该区域内，即可高速接入因特网。也就是说，厂商不用耗费资金来进行网络布线接入，从而节省了大量的成本。

根据无线网卡使用的标准不同，WiFi的速度也有所不同。其中IEEE802.11b最高为11Mbps，部分厂商在设备配套的情况下可以达到22Mbps，IEEE802.11a为54Mbps、IEEE802.11g也是54Mbps。

WiFi是由AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或无线访问节点，它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由，而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。

而wireless b/g表示网卡的型号，按照其速度与技术的新旧可分为802.11a、802.11b、802.11g。讲起无线网，大家都有一种似是而非的感觉，无线是否简单地两台计算机互联？否！这已经是上个世纪的无线概念，新一代的无线网络，将以无须布线和使用相对自由，建立起人们对无线局域网的全新感受。需求决定了市场的发展，很少见到哪种IT技术或是产品能够像它那样有如此迅猛的增长势头，不受任何约束随时随地访问互联网不再是梦想，其中，WiFi发挥了至关重要的作用。
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WiFi代表了“无线保真”，指具有完全兼容性的802.11标准IEEE802.11b子集，它使用开放的2.4GHz直接序列扩频，最大数据传输速率为11Mbps，也可根据信号强弱把传输率调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps带宽。无需直线传播，传输范围为室外最大300米，室内有障碍的情况下最大100米，是现在使用的最多的传输协议。它与有线网络相较之下，有许多优点：
●无须布线
WiFi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动办公用户的需要，具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去，甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。

●健康安全
IEEE802.11规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约60-70毫瓦，这是一个什么样的概念呢？手机的发射功率约200毫瓦至1瓦间，手持式对讲机高达5瓦，而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，应该是绝对安全的。

●简单的组建方法
一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程序远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用，WiFi更显优势。有线宽带网络ADSL、小区LAN等到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。

●长距离工作
别看无线WiFi的工作距离不大，在网络建设完备的情况下，802.11b的真实工作距离可以达到100米以上，而且解决了高速移动时数据的纠错问题、误码问题，WiFi设备与设备、设备与基站之间的切换和安全认证都得到了很好的解决。


WiFi的发展和未来
这几年内，无线AP的数量呈迅猛的增长，无线网络的方便与高效使其能够得到迅速的普及。除了在目前的一些公共地方有AP之外，国外已经有先例以无线标准来建设城域网，因此，WiFi的无线地位将会日益牢固。

WiFi是目前无线接入的主流标准，但是，WiFi会走多远呢？在Intel的强力支持下，WiFi已经有了接班人。它就是全面兼容现有WiFi的WiMAX，对比于WiFi的802.11X标准，WiMAX就是802.16x。与前者相比，WiMAX具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等等，预计会在未来几年间成为无线网络的一个主流标准，Intel计划将来采用该标准来建设无线广域网络。这相比于现时的无线局域网或城域网，是质的变革，而且现有设备仍能得到支持，保护人们的每一分钱投资。
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总而言之，家庭和小型办公网络用户对移动连接的需求是无线局域网市场增长的动力，虽然到目前为止，美国、日本等发达国家仍然是目前WiFi用户最多的地区，但随着电子商务和移动办公的进一步普及，廉价的WiFi，必将成为那些随时需要进行网络连接用户的必然之选。 最近，业界纷纷传出WiFi已出现生存危机的消息。据国外媒体报道，日前很多企业仍然在WiFi这方面投入巨资，但从中赢利的企业几乎没有。据悉很多企业因WiFi而破产，那么WiFi的盈利情况是否真的出现危机了？

 不可否认，WiFi技术的商用碰到了许多困难。一方面是受制于WiFi技术自身的限制，比如其漫游性、安全性和如何计费等都还没有得到妥善的解决。另一方面，由于WiFi的赢利模式不明确，如果将WiFi作为单一网络来经营，商业用户的不足会使网络建设的投资收益比较低，因此也影响了电信运营商的积极性。但从WiFi技术定位看，对于电信运营商而言，WiFi技术的定位主要是作为高速有线接入技术的补充，将来逐渐也会成为蜂窝移动通信的补充。

虽然WiFi技术的商用在目前碰到了一些困难，但这种先进的技术也不可能包办所有功能的通信系统。可以说只有各种接入手段相互补充使用才能带来经济性、可靠性和有效性。因而，它可以在特定的区域和范围内发挥对3G的重要补充作用，WiFi技术与3G技术相结合将具有广阔的发展前景。


WiFi是高速有线接入技术的补充
目前，有线接入技术主要包括以太网、XDSL等。WiFi技术作为高速有线接入技术的补充，具有可移动性、价格低廉的优点，WiFi技术广泛应用于有线接入需无线延伸的领域，如临时会场等。由于数据速率、覆盖范围和可靠性的差异，WiFi技术在宽带应用上将作为高速有线接入技术的补充。而关键技术无疑决定着WiFi的补充力度。现在OFDM、MIMO（多入多出）、智能天线和软件无线电等，都开始应用到无线局域网中以提升WiFi性能，比如说802.11n计划采用MIMO与OFDM相结合，使数据速率成倍提高。另外，天线及传输技术的改进使得无线局域网的传输距离大大增加，可以达到几公里。

 ●WiFi是蜂窝移动通信的补充
WiFi技术的次要定位——蜂窝移动通信的补充。蜂窝移动通信可以提供广覆盖、高移动性和中低等数据传输速率，它可以利用WiFi高速数据传输的特点弥补自己数据传输速率受限的不足。而WiFi不仅可利用蜂窝移动通信网络完善的鉴权与计费机制，而且可结合蜂窝移动通信网络广覆盖的特点进行多接入切换功能。这样就可实现WiFi与蜂窝移动通信的融合，使蜂窝移动通信的运营锦上添花，进一步扩大其业务量。

●WiFi是现有通信系统的补充
无线接入技术则主要包括IEEE的802．11、802．15、802．16和802．20标准，分别指WLAN、无线个域网WPAN：蓝牙与UWB、无线城域网WMAN：WIMAX和宽带移动接入WBMA等。一般地说WPAN提供超近距离无线高数据传输速率连接；WMAN提供城域覆盖和高数据传输速率；WBMA提供广覆盖、高移动性和高数据传输速率；WiFi则可以提供热点覆盖、低移动性和高数据传输速率。

对于电信运营商来说，WiFi技术的定位主要是作为高速有线接入技术的补充，逐渐也会成为蜂窝移动通信的补充。当然WiFi与蜂窝移动通信也存在少量竞争。一方面，用于WiFi的IP话音终端已经进入市场，这对蜂窝移动通信有一部分替代作用；另一方面，随着蜂窝移动通信技术的发展，热点地区的WiFi公共应用也可能被蜂窝移动通信系统部分取代。但是总的来说，他们是共存的关系，比如一些特殊场合的高速数据传输必须借助于WiFi，像波音公司提出的飞机内部无线局域网；而在另外一些场合使用WiFi可以较为经济，像实现高速列车内部的无线局域网。

此外，从当前WiFi技术的应用看，其中热点公共接入在运营商的推动下发展较快，但用户数少并缺乏有效的盈利模式，使WiFi呈现虚热现象。所以，WiFi虽然是通信业中发展的新亮点，但是主要应定位于现有通信系统的补充。如果炒作过热，面对相对狭小的市场可能出现投资过度和资源闲置的状况。据报道，在美国T-Mobile移动通讯公司经营的遍布2000多家星巴克咖啡厅的“热点”网络，平均每天只有不到两个人使用，而运营商为此每个月就要花费数百美元。

另外目前公共接入服务的应用，除了上网、接收Email等既有应用之外，并未出现对使用者而言具有独占性、迫切性、必要性之应用服务，可使消费者产生另一种新的使用需求，这也是它难以大量吸引用户族群的原因。百年来通信发展的历史证明，使用一种包办所有功能的通信系统是不可取的，各种接入手段的混合使用才能带来经济性、可靠性和有效性的同时提高。毫无疑问，第三代蜂窝移动通信（3G）技术是一个比较完美的系统，它有较高的技术先进性、较强的业务能力和广泛的应用。但是WiFi可以在特定的区域和范围内发挥对3G的重要补充作用，WiFi技术与3G技术相结合会有广阔的发展前景。

技术交流

楼宇信息系统的应用与发展

    楼宇信息系统简称BIS系统（Building Information System）是指安装在住宅小区、单元楼、写字楼等建筑或建筑群，用图像和语音来识别来访客人，用各种前端传感器采集，控制数据和安防信息，进行各种智能控制，控制门锁及遇到紧急情况向管理中心发送求助信号和各种自动控制信息，管理中心亦可以与住户进行语音、数据指令或文字信息沟通的由统一总线平台或同一网络平台联接而成的设备集成。以可视对讲系统为基础平台，包含了安防报警系统、监控制录像系统、家电、灯光控制等家居自动化系统、家庭信息系统、家庭娱乐系统、物业管理信息系统（见图1）。由各种门口主机、住户终端机、中间传输切换器及管理中心等设备种类组成。
    楼宇信息系统因其产品发展的历史原因和产品技术的特点，已涵盖了可视对讲、单纯对讲、住宅报警、IC卡门禁、短信息发布、家电控制、视频监控和周界联动、安防信息管理等用途或领域，并且楼宇信息系统目前仍处于产品整合和技术高速发展的阶段。
楼宇信息系统与单元防盗门、住户防盗门、物业管理处结合起来为住户、访客的出入提供了便捷、安全、文明、舒适、智能的生活方式，同时为物业管理处提供了集中、快捷、有效的管理和控制平台，提高了信息管理的效率，降低了不良事件或案件的发生率。


楼宇信息系统定义及子系统相互关系

一、 楼宇信息系统的现状与应用
    楼宇信息系统是由楼宇对讲及楼宇控制发展而来，单纯对讲系统发展较早，在70年代末已在我国局部地区应用。独户型可视对讲、单元楼可视对讲系统在80年代后期进入中国大陆。1993年深圳视得安公司研制出国内第一套黑白可视对讲产品，标志着可视对讲系统的国产化拉开了序幕。随后在广东、福建等地先后也出现了一些厂家开始生产对讲系统产品。
    经过十年的发展，对讲系统类型有独户型、别墅型、低层系统、多层系统、高层系统、对讲系统、可视对讲系统，对讲可视混装系统、多功能可视对讲系统，彩色可视对讲系统、联网系统、大型联网系统等。由于中国大陆住宅产业和物业管理的高速发展，极大的推动了楼宇信息系统的研发，无论是产品还是技术都得到了快速提升。由于国内厂家紧跟国内市场的需求特点，不断推陈出新，已将可视对讲系统发展为集安防、家居智能、多媒体信息网络为一体的楼宇信息系统。将原本相对于国外厂家起步较晚的产品，短短十年间挤走了历史悠久的国外产品或迫使国外产品反过来研究中国市场，学习中国产品。
1、 产品现状与应用：
    门口机的种类有围墙门机、单元门机、住户门机，有可视、非可视之分，可视有彩色CCD、黑白CCD之分，从户数容量来说有直呼式、编码式之分。现在中高档的产品一般有LCD中文操作菜单提示，大容量密码开锁功能，IC卡门禁开锁及管理功能，产品的操作更趋向于人性化、智能化。
室内终端机的种类有可视、非可视之分，可视有黑白CRT显示和彩色LCD显示之分，有普通可视对讲和多功能报警可视对讲之分。此外一般还集成了紧急报警、信息提取功能。高档产品还采用触摸屏菜单操作、家电控制、图像存储以及个性化的和弦铃声选择等，个别产品甚至还集成了自动抄表模块和家庭信息模块，产品已明显趋向于家庭智能终端的角色，不再是传统的可视对讲产品。
管理机一般具有监视单元门，呼叫住户，接受室内机呼叫或警情，布撤防信息。与电脑联接后能进行信息发布、各种通信和报警的分析统计，在使用上一般采用电子地图直观显示各种住宅布局信息。有些软件可以做到监控录像、系统诊断、远程通信、远程控制等，并且可以作为一个信息共享平台集成抄表、CCTV监控、周界防范、物业报修、家庭多媒体信息、家庭娱乐等其它子系统。
2、技术现状：
    楼宇信息系统所涉及的电子技术面较广，从传统的摸拟技术到先进的数字技术；从普通的电平控制到现代的CPU控制、电脑控制及网络通讯技术均有应用。
    门口主机主要采用的技术有：CCD摄像技术、红外线补光摄像技术，音频处理及传输技术，CPU控制、通讯技术，文字编译及显示技术等。
室内终端分机主要采用的技术有：音频处理及传输技术，视频显示技术、CPU控制编解码及通讯技术、图象处理及存储技术、触摸屏控制技术、文字视频叠加技术、无线接收技术、TFT-LCD显示技术。
    传输器材主要采用的技术有：CPU控制编解码及通讯技术、自定义编码技术、RS485通讯技术、在大型联网中已有深圳视得安公司率先推出的音视频数字压缩解压技术和TCP/ＩＰ宽带通讯技术、光纤通讯传输技术。随着物业管理要求的发展和小区建设的规模化发展，在大型小区联网中模拟音视频传输技术和RS485通讯技术将很快由数字音视频光纤传输技术和TCP/IP通讯技术所取代。
前端聚集设备主要采用的技术有：红外传感器技术、烟雾感应器技术、瓦斯传器技术、温度、位移、压力、流量、湿度等传感器技术。

二、楼宇信息系统的发展
    楼宇信息系统一方受人们追求安全、便捷、舒适、智能的住宅建设的需求所推动；另一方面受数字宽带网络通讯这一主流技术的带动，楼宇信息系统无论是在产品设计还是在技术应用上均处于高速发展过程中。
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（一）技术发展趋势
1. 数字化：
    系统在传输过程中,音视频信号和各种传感器采集的信号由模拟技术向数字技术发展。数字技术的芯片价格下降。音视频数字化后的压缩、解压由软件解压逐步向硬件解压过渡。MFEG4为压缩、解压主流格式。


楼宇信息系统设备及网络示意图

2. 网络化：
    随着数字音视频的应用,IP网络成为系统联网的主要方式,并由局域网向INTERNET发展,实现远程信息调用,远程控制和远程维护。目前为模拟网络与数字网络并存的局面。
3. 集成化：
    由于数字技术标准的全球化、跨行业化,得以在系统传输中与其它安防系统融合集成在同一信息平台进行传输。由最初的电脑管理端集成向传输集成发展,并最终实现用户终端集成。
4. 智能化:
    在数字技术的应用层面实现自动数据处理，信息共享，系统联动，自动诊断。

（二）产品发展趋势
1. 中间传输设备减少：
    由于数字技术的应用,TCP/IP协议逐步取代RS485、CAN、脉冲编解码等控制信号的传输格式。中间传输的转换设备和中继设备消失。
2. 终端设备技术含量提升：
A、终端设备在系统传输数字化后出现终端设备的数字化,模拟器件使用量减少,数字IC使用量增加,体积变小、变薄。
B、终端设备集成度提高：由1-2种子系统功能发展到家庭智能控制终端。将家庭安防功能与家居智能,家居信息化直接融合。 
C、多种人性化操作界面：由于许多实用的子系统功能增加,使操作变得复杂。则中文菜单,触摸屏,手写输入,语音提示等用户操作技术逐步推广。
D、黑白图像显示成低档产品,彩色图像显示成中高档产品的基本配置。并由4寸屏向较大屏幕发展目前以5寸5.6寸为主流,智能终端产品向7寸8寸及更大屏幕发展。
E、将出现移动终端，由于系统IP网络的传输技术应用,系统在管理中心,用户终端与INTERNET接入,将出现与手机、PDA、手提电脑等设备的信息共享。
3.产品外观由介于民用与工业设备之间的角色,逐步过渡到家居装饰,个性化角色。而传输设备则过渡到工业控制领域的标准设备角色。
    随着电子、通信领域的技术发展，适合中国住宅小区建设和管理需求的楼宇信息系统已经在可视对讲基础上，融合信息家电、智能控制、计算机网络等技术走出了一条中国特色的产业之路，其技术与产品已走到世界同类产品的前列。在各地信息化建设的推动下，楼宇信息系统也必将得到更加快速的发展，为建设和谐社会创造有利条件。

文章来源：深圳市视得安罗格朗电子股份有限公司

技术交流

基于ZigBee技术的无线抄表系统设计

引言
    与采用有线网络通信的楼控产品相比，无线解决方案的优势在于安装布置的灵活性、低廉的安装费用和对楼宇自动化系统进行重新布置的可移动性。ZigBee技术产品以其低功耗、低成本以及优秀的组网能力，被广泛认为将在未来几年中对楼宇自动化和工业产生重大的影响。本文研究的远程抄表系统就基于ZigBee技术实现了无线自动抄表功能。
　　
系统硬件结构
    无线抄表系统是由多个ZigBee节点所构成的网络。ZigBee技术支持3种网络拓扑结构，即星形(Star)、网状(Mesh)和树形分簇(Cluster Tree)。星型结构由一个协调器节点(主设备)和一个或多个终端设备(从设备)组成。协调器是一种特殊的全功能设备(Full Function Device，FFD)。FFD是具有转发与路由能力的节点。终端设备可以是FFD或简化功能设备(Reduced Function Device，RFD)。RFD 是最小且最简单的ZigBee 节点，只发送与接收信号，并不起转发器、路由器的作用。如果某个终端设备需要传输数据到另一个终端设备，它会把数据发送给协调器，然后由协调器依次将数据转发到目标终端设备。

    本文设计的ZigBee节点是星型结构中最简单的双节点网络，即由一个协调器节点和一个RFD节点组成。其中，ZigBee每个节点的硬件均由两部分构成：电能测量与处理部分和无线接收/发送部分。而硬件具体实现的功能则由烧写入单片机的程序来决定。无线抄表系统的硬件结构如图1所示。
电能测量与处理模块的工作原理
    电能数据采集模块的核心是美国ADI公司的一款高精度单相有功电能计量芯片ADE7753。该芯片集成了数字积分、参考电压源和温度传感器。它提供了一个和有功能量成比例的脉冲输出(CF)和数字系统校准误差电路(通道偏置校准、相位校准及能量校准)。该芯片适用于单相电路中有功功率、无功功率和视在功率的测量。
ADE7753有电流和电压两个通道，共两路模拟量输入，分别是电流通道V1P、V1N和电压通道V2P、V2N。电压信号经可编程放大器(PGA)放大和模数转换器进行A/D转换变为数字信号，然后，电流信号经电流通道内的高通滤波器HPF滤除DC分量并数字积分后，与经相位校正后的电压信号相乘，产生瞬时功率；此信号经低通滤波LPF2产生瞬时有功功率信号。利用功率偏差校准寄存器的值对有功功率进行校准，放入采样波形数据寄存器中，然后对采样波形数据寄存器的值进行累加，将功率累加值(电能值)存放在电能寄存器中，经DOUT引脚输出。

    电流和电压采集电路把交流电变为可供ADE7753输入的电压。在电流通道中，通过di/dt微分电流传感器实现电流/电压变换。di/dt微分电流传感器基于Rogowski线圈原理。Rogowski线圈由环绕一根长直导线排列、匝数为N的矩形空芯线圈组成。

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无线收发模块的工作原理
    无线收发模块主要由CC2420芯片和2.4GHz射频天线以及相应的阻抗匹配电路组成。芯片外围电路包括晶振时钟电路、射频输入／输出匹配电路和单片机接口电路三个部分。本设计采用16MHz无源晶振，其负载电容值约为22pF。射频输入/输出匹配电路主要用来匹配芯片的射频输入/输出阻抗，使其输入/输出阻抗为50Ω,同时为芯片内部的功率放大器和低噪声放大器提供直流偏置。CC2420通过４线SPI口(SI、SO、SCLK、CSn)设置芯片的工作模式，并实现读/写缓存数据和读/写状态寄存器。
从天线接收到的射频信号首先经过低噪声放大器和正交下变频到２MHz的中频信号，此混合I/Q信号经过滤波、放大，再通过ADC转变成数字信号。后经自动增益控制、数字解调和解扩，最终恢复出传输的正确数据。发射机部分采用直接上变频。待发送的数据先被送入128字节的发送缓存器中，头帧和起始帧是通过硬件自动产生的。根据IEEE802.15.4标准，所要发送的数据流的每4个比特被32码片的扩频序列扩频后送到DAC。然后,经过低通滤波和上变频的混频后被调制到2.4GHz,并经放大后送到天线发射出去。

系统软件设计
Microchip的ZigBee协议栈
    完整的ZigBee协议栈自上而下由应用层、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。本硬件设计选择的是Microchip公司的PIC18系列单片机,因此在软件设计中应用了Microchip公司提供的ZigBee协议栈。它随着ZigBee无线协议规范的发展而不断更新。该协议栈有如下特点：使用支持2.4 GHz 频带的Chipcon CC2420 RF 收发器；支持简化功能设备和协调器；在协调器节点中实现对邻接表和绑定表的非易失性存储；支持非时隙的星型网络；可以在大多数PIC18系列单片机之间进行移植；支持Microchip MPLAB C18和Hi-TechPICC-18C编译器；易于添加或删除特定模块的模块化设计。

RFD节点软件设计流程
    这里以RFD节点为例，阐述RFD节点加入由协调器节点组建的网络的设计思想及程序流程。图2是RFD节点主应用程序设计的流程框图。其主要功能是实现硬件的初始化，并根据用户指令进入配置模式来完成绑定操作。绑定的目的是让RFD的地址信息出现在协调器的绑定表中，从而使RFD节点与协调器关联起来。对于第一次完成烧写程序的节点，必须接入计算机终端，按照流程进行配置和绑定操作；对于已经完成绑定操作的节点，在进行下一次操作时，可以无需计算机而进行脱机操作。 

    一个RFD节点从自身配置、绑定完成到加入由协调器组建的网络，然后进入正常工作模式，要经历不同的状态。根据ZigBee协议栈的要求，在主应用程序中定义了6种工作状态。初始化状态(SM_APP_INIT)，即节点进行任何操作前的最初状态；配置状态(SM_APP_CONFIG_START)，即让节点进入配置模式的状态，主要通过调用配置函数引导用户完成配置操作；正常启动状态(SM_APP_NORMAL_START)，当已经配置过的节点再次使用时，无须再次进行节点配置，则直接进入正常启动状态，并尝试加入一个由协调器节点组建的网络；正常启动等待状态(SM_APP_NORMAL_START_WAIT)，RFD节点在尝试加入网络的过程中，要经过新网络初始化、网络初始化是否完成、网络初始化是否成功等问答和回应过程；正常工作状态(SM_APP_NORMAL_RUN)下，节点能够最终进入正常工作状态才能完成节点的绑定操作；休眠状态(SM_APP_SLEEP)下，ZigBee节点节能的关键就是能够实现在休眠状态和正常工作状态间的切换，当工作任务完成后能够自动进入休眠状态，而当受到触发后能够自动进入正常工作状态。

结语 
    基于ZigBee技术的无线抄表系统不仅能节约人力成本，还可提高抄表的准确性、实时性，使管理部门能及时准确地获得数据信息。
     
参考文献：
1 白剑波等. ZigBee技术及其在楼宇自动化系统中应用的思考[J].智能建筑与城市信息,2006(1):102-104
2 刘和平等.PIC18Fxxx单片机程序设计及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社,2005

技术交流

唯顿心情照明系统全解读

1、唯顿心情照明系统
    唯顿心情照明系统，是一个蜂窝型的无线网络系统。它的一般构成元素有：单键荧光灯控制器、双键荧光灯控制器、三键荧光灯控制器、单键白炽灯控制器、双键白炽灯控制器、客厅情景控制器、卧室情景控制器、玄关控制器和遥控器等。

    唯顿心情照明系统，双键荧光灯控制器，在网络系统的组建过程中，是不可缺少的构成元素，充当网络的建造者。当网络组建后，它变为一个路由器，可以被移开，而不影响这个网络。其他唯顿心情照明系统的构成元素，在网络系统中扮演路由器的作用，可以根据需要添加或移除。  

2、唯顿心情照明系统的网络组建
唯顿心情照明系统的网络组建，只需完成以下三个步骤：
    网络建立
    唯顿心情照明网络系统的建立，需要网络创建者——双键荧光灯控制器。在网络建立的过程中，它会在空间自动搜索、并建立区别以其他的、唯一的无线网络标识。具体操作见本手册3.3.4的第一款——组网。注意，没有删除网络的功能，控制器建立网络后，将无法被删除。特别对于一个网络里使用多个双键荧光灯控制器的情况，只需用其中一个控制器建网，切不可每个都进行组网操作，否则变成多个网络。
 当操作完成后，唯顿心情照明系统网络就在空间中建立起来了。但其他构成元素要加入这个网络，还必须进行接下来的两个步骤。

    网络使能
    网络使能，就是已经有网络的构成元素，允许其他尚无网络的构成元素加入其中的操作。 网络使能有两种情况：一是建立网络即使能，在双键荧光灯控制器建立网络后3分钟内，网络处于使能状态，允许其他尚无网络的构成元素加入其中；二是网络后使能，当网络建立3分钟后，通过操作已有网络的构成元素，允许其他无网络的构成元素加入网络，具体操作见各构成元素的“设置与操作”的“网络使能”。

    网络学习
    当完成以上两个步骤后，其他尚无网络的构成元素，就可以加入网络了。具体操作见各构成元素的“设置与操作”的“网络学习”。注意：每个构成元素，没有离开网络功能，加入网络后，它就属于该网络的节点，不允许离开网络；

3、系统构造元素的具体说明

点击进入：
    唯顿荧光灯控制器安装图解    唯顿白炽灯控制器安装图解

实物展示：

联系方式：010-67632040  李经理

精彩案例

数字化智能小区网络解决方案

卓越的灯光设计新泽西州里奇菲尔德市
数字化智能小区网络解决方案
    纽约的布鲁克林区就其自身而言一直就是一个世界，最近这个世界正在悄悄地发生着变化。尽管将房子建得很密的现象仍然普遍，但是现在许多房子却整合在一起，建成一个大规模的社区。三年前，这个工程开始动工了，由e-home公司在工程中担任技术系统集成商的角色。如果系统集成商参与了早期的设计和施工阶段，那么一切就会顺利得多。然而，布鲁克林对做生意都有着不变的传统，那就是每个人都通过朋友或者认识的人来做“这笔生意”，而这些朋友往往不是你所期盼得那么经验丰富。
    住宅整合中最具挑战的一个方面是灯光系统。建筑师对此完全放任自由，工程中也没有一个灯光设计师。系统集成商需要和电工直接合作，而他可能是业主的一位表兄弟。“我认为他之前从来没有用过任何灯光进度表”，新泽西州里奇菲尔德市e-home公司的系统设计师兼总裁Jonas?Buzzerio在回忆时这样说到，“我们有最基本的文件资料规定，而他还用错了其中的几条。”

    Buzzerio经常和其它贸易商就房屋安装展开合作。然而，灯光控制相对于e-home而言还是相对较新。在2002年，当初步承包这个项目时，快思聪刚推出了新的灯光系统。“这或许是指定使用快思聪灯光控制产品的前几个项目中的一个”，Buzzerio这样说到，“之前，当我们碰到灯光方面的工程时，我们就只有把它放弃”。
使用快思聪D3Pro专业灯光设计软件，e-home能够确保设计、编制和操作灯光系统时完美无缺。“D3 Pro使用起来非常容易，” Buzzerio这样说到，“你是按照一个房间一个房间地进行，而不是一个模块一个模块地设计，这对电工来说简单多了”。使用D3 Pro很简单，然而，建筑师和电工之间的交流和合作就不是那么容易了。
庆幸的是，快思聪软件把这些问题都解决了。“我们没有任何建筑文件或灯光计划”，Buzzerio说，“之后，我遇到了快思聪，他们优化了其中的一个D3报告，这同时大大简化了灯光计划的。D3 Pro是一个非常有用工具，可以为粗略的接线和面板计划提供相应的文件”。
    原始版本的D3 Pro软件中没有终端负载报告，但是e-home不得不为电工提供详细的文件。通过与快思聪灯光产品经理Jim McGrath和技术销售总监Ray Coneys的会面，e-home解释了这个布鲁克林项目的形势。快思聪很快就通过在软件中创建一个新的报告以迎合代理商的需求。
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    在三年的时间里，灯具、计算和时间表发生了多个变化。“我们这三、四年多的时间没有收到任何一个新的灯光时间表，” Buzzerio说道，“电工丢失了他的文件，所以他没有任何记录了。灯具和计算就这样神奇地发生变化了。”

    后来，电工重新设定了灯光时间表、计算和灯具，e-home为住宅设计、安装和编制了一套完全一体化的灯光控制系统。这套灯光系统覆盖范围非常广泛，65个模块整整占满了5个CAEN7x2柜子，并且通过26个触摸屏和遥控器和遍及房子的67个按键面板来控制这65个模块。e-home并没有一次性直接跳入灯光这趟水中，而只是先洗湿了头，特别是灯光产品刚刚进入市场，而e-home从来没有设计过这么大型的一套灯光系统。“我们以前也设计过中央灯光，但是现在看来有点贻笑大方了。我们对快思聪非常放心，因为他们一直都致力于提供高品质产品。” Buzzerio解释道。
    整个住宅的自动化操作被四个TPS-5000触摸屏控制。客户需要一个能全盘控制并提供具有真实意义的反馈信息的系统，比如要求可以在整个房子中任何一个房间灯都可以一直开着，尤其是小孩的房间。更小的TPS-2000触摸屏GUI大大简化了这些步骤，最大化地减少了显示按钮的数量。
    这个系统包含大量的编程设计和自动控制。比如，某一位客户需要非常细致的灯光自动控制。这位客户的宗教传统使得其不可以在周五日落时分至周六日落时分这段时间内开灯或关灯。自动操作预先设置好的场景来控制安息日时的灯光，这大大提高了整个家庭的生活质量。因为他们不再需要一个一个地关灯或是开灯，或是进行手动调光了。
    以前，假如灯光不合适或者他们忘了开灯，他们就不得不忍受现状。现在，每次只要按一下按钮就可以获得很完美的灯光。使用网络控制，屋主还可以在旅行时用笔记本电脑遥控家中的控制系统。
    同样地，也可以预先设置警报，从而在宗教节日期间激活特定区域。活动期间，宗教仪式不允许在假日期间激活或关闭系统。预先设置警报提供了极有意义的安全，也限制了报警失误的发生。额外的安全一体化包括门铃和内部通信系统。按门铃时，可通过触摸屏上的内置喇叭播放录制的WAV文件。同时，内部通信系统中的摄像机也被同步激活，从而在整个房子的触摸屏上显示录像。事实上，房子里的每一个触摸屏都有齐全的内部通信功能，这使得家庭成员之间可以从任何一个房间进行通信。
    与灯光经历相类似，承包商直到最后一分钟才关注需要进行整合的其它产品。房子里面也需要家庭影院、20个分散式音频的区域、15个摄像头、浴池/SPA控制和HVAC控制。承包商直到最后才知道他在安装什么。“你可以打开这个吗？” Buzzerio在回忆时这样说到。“当然，我们可以。但不是打开这么简单。”
    据Buzzerio所言，HVAC系统是为一个典型的5000平方英尺的房子而设计的，但是这是一个20000平方英尺的家。“最大的挑战来自于如何平衡系统以及同总承包商高效合作。除了几个安装的TSTAT之外，还需要对很多加湿器和减湿器进行集成。它们与HVAC系统的通信是非常复杂的。该系统所编制的程序让房子在冬天的时候加湿，而在夏天时除湿。同时，建在地下室的水池也需要全年保湿。“在夏季的时候，有几个地方需要除湿，而同时水池又需要保湿。” Buzzerio这样解释道。“编制那些命令不是太难，但是使HVAC系统了解并接受这种矛盾却是一个复杂的过程。”
    根据系统的尺寸、持续时间和复杂性，e-home获得了卓越灯光集成的大奖。Buzzerio表示：“我们很自豪地参与了这个项目，并且获得了建筑师和客户对我们的信心。”
    当钥匙交到客户手中时，他们再高兴不过了。因为他们住宅的完全一体化和自动化程度完全和设计吻合。Buzzerio说，“对我们公司每一个人都知晓的产品进行标准化使得系统设计和安装变得更加高效和有效。”这一家人正在享受着他们在旧街区的新家。事情肯定在布鲁克林发生着变化，然而，变化并不总是发生得那么迅速或容易。

精彩案例

浅谈触控屏技术应用与发展

    上世纪末，自助服务终端如雨后春笋般出现在国内各种商业环境里，ATM机、自助查询机、自助售票机等设备，正以一种人机互动的模式改写着人与人的传统商业交流模式，而正是触控技术化繁为简的神奇功能使之得以轻松实现与普及，通过指尖轻触彩色屏幕上的形象化菜单，操作更为直观，从心理上消除了人与机器的距离感。而今天，随着苹果iphone的风靡，触控技术的进步，触控的触角正伸向生活的各个方面，从手机、MP3、智能控制到电脑、家电、大屏幕，触控几乎成为了未来电子产品的必备功能。触控的魅力，令消费者着迷，令厂商追捧，其前景也为各大分析公司所唱好。

投射电容式触控技术大行其道
    去年九月电子消费品的时尚先锋苹果公司推出iPhone和iPod touch，前者被称为“可以打手机的iPod”，后者则被称作“不能打电话的iPhone”。业已成熟的“多点触控屏”(Multi Touch)技术正是这两款产品的最闪亮之处。iPhone的触控屏魅力颠覆了传统的触控概念，不仅使手机键盘无用武之地，也使以往的单点触控技术产品相形失色。
    针对电阻式触控屏的缺陷，电容式触控屏应运而生，相比之下，后者只需要手指轻触而无需触控笔或施压触控；后者透光率更佳、分辨率更高；另外电容式触控技术采用玻璃外层，因此相较采用塑料外层的电阻式触控，其防火、防刮、防污尘、防静电性能更佳，且无需校正、使用寿命也比较长。
    基于电容式触控技术的上述优势，使多点触控技术具有了实现的可能性，iPhone(Multi-touch)多点触控技术，便舍弃传统电阻式触控，采用了电容式触控技术中的“投射式电容”(projective capacitive)技术。与传统触控技术只能向控制器传达1个触点信息相比，多点触控技术能够记录同时发生的多点触控信息，其中涉及重要零组件，包括：显示面板(Touch Panel)、控制器(Touch Controller)及软件驱动程序(Utility)。它主要利用投射电容双层玻璃，保护层间的感应网络上的静电电场变化，来感应触点位置，进行定位。只要手轻触屏幕时，控制器会计算手和网格间的电容参数，计算出触点的坐标位置。另外，为减少干扰讯号，在玻璃上会镀上氧化铟锡薄膜(ITO Layer)，及保护膜以防止电子讯号干扰。

    日前，苹果还宣布将推出仅199美元的第二代iphone 3G手机，而苹果iphone的硬件材料成本和制造成本被披露约为173美元。在手机市场一片混战、利润率越来越薄的今天，苹果的微利政策，意味着他们已经期望通过iphone的普及来涉足觊觎已久的手机通讯增值服务领域。而iphone的普及与成功，势必会引爆投射式电容触控技术的应用，使越来越多的电子产品厂商开始迎接这波触控新浪潮，这项技术也将有机会向各类可携式产品、家电应用领域深入拓展。 
    随着电容式触控技术的不断成熟，以及在成本上逐渐与电阻式触控技术接近，未来一段时间内，投射电容式触控屏将更具吸引力和市场前景。据市场调研公司iSuppli分析表明，由于成本等因素虽然电阻式触控屏市场份额一时难以撼动，但投射电容式触控屏已然势不可挡，2007年它已是增长最快的触控屏类型，出货量为1050万个，销售额达2.22亿美元，未来投射电容式触控屏仍将保持高速增长势头，2013年出货量将达到1.235亿个，销售额将达13亿美元。

更多的触控新技术
    目前，已有八种触控屏技术被商业化应用，包括电阻式触控屏、表面电容式触控屏、投射式电容触控屏、表面声波、红外、弯曲波、active digitizer、光学成像。算上新出现的技术在内，触控屏技术总数今年六月已增加到20种，包括像素光传感器(photo sensor in pixel)、聚合物波导(polymer waveguide)、分布光(distributed light)、应变仪(strain gauge)、多触点(multi-touch)、双重力触摸(dual-force touch)、激光点激发触摸(laser-point activated touch)、3D触摸、力反馈技术（Touchsense）等。当触控市场的蛋糕越做越大，竞争愈来愈激烈，厂商们不得不通过不断研发新技术，以求找到应对市场变化的“杀手锏”。

爱上触摸感觉
    触控技术的不断改进，使得触控屏的应用领域越来越广泛深远，应用形式也越来越多样化，它已不仅是简单的指令输入，而是通过更为人性化的界面与触控方式，让人体会科技带来的便捷与乐趣；它也不仅是公共场合下的简单的人机互动，它与人们日常生活的联系正越来越紧密，几年前，也许拥有一部彩屏手机便是时尚的象征了，今天从几百元到几千元的手机，没有触摸屏几乎是不可想象的，而这股触控时尚，正从手机迅速向各类电子消费品蔓延，并受到人们的亲睐。
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    从Surface到Windows7
    去年五月微软的Surface桌面电脑横空出世，它抛弃了传统电脑的鼠标与键盘，向人们诠释了未来电脑的新概念。设计上，Surface打破了传统的窠臼，将平面与触控融于一体，进一步提高了人机界面的生动性与灵活性，它所有的功能都集成在一张桌面上，用户可随心所欲地进行各种操作，而无需鼠标和键盘。Surfac最初主要面向酒吧、赌场、零售店等商业用途，目前，它已进驻AT＆T零售中心，及拉斯维加斯的赌场、酒吧。Surface秘密武器包括投影机、摄像镜头以及红外线感应器，正是这些并不鲜见的设备通过精妙的设计组合，实现了令人惊叹的神奇功能。 


    而随着Surface主要构件的价格下降，已有厂家开始向微软发起挑战，Eyebeam 研发的Cubit便是一种类似于Surface的多点触控计算机，它不但支持Windows、Mac、Linux等平台，还能够实现极低的成本。     
    众所周知，在触摸技术广为应用后，触控技术在电脑上的应用虽非难事，但却一直未能在主流电脑上普及使用，现在，随着相关支持软件的成熟，以及触摸技术的进步，触控屏PC也显露升温之势。一些具有远见的厂家，都已开始对产品和经营策略进行调整，放眼在未来更具潜力的具有触控功能的产品市场。惠普继07年推出TouchSmartIQ770触摸屏电脑后，近期还将推出新一代的TouchSmart触控屏电脑，相对传统的电脑产品，这款产品更酷更炫，指尖可以取代鼠标键盘，轻触屏幕即可进行浏览照片、放音乐、观看视频、玩游戏、接入互联网、观看电视等操作。
    近期，微软公司首次公开展示了其新一代Windows7操作系统的触控屏特性，为用户提供鼠标之外的另一选择。该系统将类似于触控屏的软件移植到PC上，预计于2010年前后推出。该系统的触控屏功能，可让用户通过手指在触摸屏上滑动来对软件进行各种操作，与目前热销的iPhone手机的触摸屏颇为类似。

    智能家居，迪斯尼的梦幻之家
    包括安装了触控屏的家电在内，触控屏早已走进了智能家居市场，它是一个智能家居系统里最为直观的智能化象征，方寸的面板上，用户便可以实现对房间内从灯光、窗帘、音乐到家电、安保等几乎所有设备的控制。如果这还不够的话，迪斯尼刚刚推出的梦幻之家（Innoventions Dream Home），或许更为接近我们对于未来家居的幻想。（具体信息可参考本期杂志文章《明日智能家居样板——迪斯尼梦想之家》的介绍。）
    世界地图书桌以及更宽广的应用
    台大跟Google Map合作，研发了将全球地图转换成可触控桌面的书桌，可以浏览世界地图，还可随意放大缩小，立即看到各国的地理位置。利用电子数字系统传输到机器，再投射到触控桌面上，大到全球五大洲清晰可见，小到像台湾忠孝新生捷运站、永康街、巷弄也清清楚楚。今后，触空屏的应用将越来越灵活，范围越来越广阔。据台湾触控面板生产厂商嵩达光电负责人预测：未来触控屏将会大量应用于学习系统与手写识别产品。另外，由于触控屏人机界面操作简单、快捷的优势，它在会议系统、医疗卫生领域也大有用武之地。 
    更大尺寸的触控屏
    目前，触摸产品的应用潮流将由小尺寸、个人触控产品，像手机、PDA、数码相机等延伸到中大尺寸，如POS、工控计算器、一体机、显示器等更多专业的触摸应用。3M、ELOTouch等也都在致力于开发大尺寸的触控面板。更有消息称：松下已展示了类似Surface的触摸拼墙。 [Page]

鏖战触控市场
    在苹果iphone的刺激之下，不少市场调研公司都看好触控屏的广阔前景。由于触摸屏应用在电子行业的深入渗透，使得触摸几乎成为了大多数电子产品必备功能，这直接导致了市场对于触摸屏的需求也大大增长，据iSuppli公司预测，2008-2012年全球触控屏显示器模块出货量将增长一倍以上，预计2013年全球触控屏模块销售额将从2008年的34亿美元上升到64亿美元，复合年增长率为13.7%。


    在如此“钱景”诱惑之下，更多的厂商希望能分食触控屏市场的大蛋糕。目前触摸屏市场中有100多家供应商，300多家OEM/集成商和众多技术种类。而在触控行业的每个细分市场也蕴含着激烈的竞争。在品牌商品制造商方面，越来越多厂商都希望将触控屏集成到自己的产品当中，并且冀望通过新的触控技术来拔得市场头筹，虽然微软、苹果、三星、惠普这样的大厂占据着技术、人才、金钱等优势，但随着技术的透明化，挑战者亦层出不穷。在OEM方面，加工技术、材料、价格方面的竞争也异常激烈，许多厂商在2007年开始触摸屏的制造与集成业务，更多的厂商在2008年开始这些业务。

触控未来
    从ATM到iphone ，从苹果到微软，从在键盘上飞舞的“无影手”到一触即发的“一指禅”，触控技术对我们现在及未来生活的影响也会越来越大。也许，由于技术和价格的制肘，触控技术在一些领域的应用还未能普及化。比如，触摸电脑的价格因素、文字输入及细节处理等因素，使得触摸电脑推广困难，但未来融合了触摸技术的电脑必将是大势所趋。随着技术的发展，还将会有更多的补充新技术加入，如手势识别、声音识别、形象识别，甚至是意识识别等。触摸屏未来的技术与应用还将有哪些更新的发展，它是否又会随着新技术的到来而寿终正寝，技术的车轮滚滚向前，这将是个考验想象力的问题。

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