1、系統方案設計
系統的wsn部分採用zigbee協議，由多個終端節點和乙個協調器組成，各終端節點可自組織網路，資料最終匯聚到協調器節點，然後通過家庭閘道器接入網際網路。使用者能夠在pc端、機頂盒、手機客戶端通過internet完成對智慧型家居的遠端監控。家居內各感測器資訊通過終端節點上的gpio口採集經wsn網路無線傳送至協調器，協調器通過usb-ttl模組與家庭閘道器完成資料通訊，家庭閘道器將資料上報至伺服器。為了降低本安防系統的誤報率，確保其高可靠性，無線感測器網路中負責採集可燃氣體濃度的感測器特意選用高靈敏度的可燃氣體感測器，並結合整合在終端節點協議棧內部的防誤報演算法，確保資訊的準確性及可靠性。
wsn網路協調器與家庭閘道器的通訊需要在usb-ttl模組的轉換下完成，usb-ttl模組驅動開發基於linux系統，為了實現智慧型家居安防系統的智慧型化，按照冗餘設計需求使該模組的裝置描述符會能識別usb介面變動，並對可能變換的裝置描述符進行讀寫操作。系統整體設計方案如圖1所示。
2、硬體電路設計
2.1 家庭閘道器硬體總體設計
2.2 協調器與mt8389介面電路
選用主控晶元為mt8389的家庭閘道器機頂盒。wsn節點採集感測器資料傳送至zigbee協調器，然後通過usb-ttl模組完成其與機頂盒的資料通訊，zigbee協調器與usb-ttl模組介面電路如圖3所示。
圖3 協調器與usb-ttl模組介面電路
2.3 mt8389與網際網路介面設計
3、系統軟體設計
3.1 wsn協議棧及協調器與終端節點通訊程式設計
本系統的無線感測器網路協議棧採用ti公司的z-stacktm協議棧，該協議棧完善、開源、穩定性好，能保證資料實時傳輸。整個z-stack協議棧構架如圖6所示。z-stack協議棧自main開始執行，執行系統硬體平台的初始化，然後進行作業系統的初始化，這部分由osal_init_system函式完成，並由osal_start_system()執行作業系統實體，開始查詢事件表，若沒有排程，則一直進行輪詢式判斷，當有事件產生便由相應的任務層呼叫任務處理函式tasksevents[idx]中與事件相對應的idx進行處理，該排程函式會根據事件任務優先順序由高向低依次排列。協調器與終端節點串列埠通訊程式設計在linux下開發，主要完成通過對usb裝置進行讀寫操作來協助完成。該linux下的usb裝置讀寫程式已整合燒錄至機頂盒作業系統中，通過本程式協調器和mt8389主控制器可以借助usb-ttl模組完成兩者的雙向通訊，具體流程如流程如圖7所示。
3.2 伺服器與手機客戶端程式設計流程伺服器和手機客戶端、機頂盒的互動通過internet網路完成，通訊方式為資料丟失率低、使用簡單且易於移植的socket通訊，socket通訊首先建立兩方的連線，連線建立完成後便開始傳輸資料，並且在連線狀態能完成主動推送資訊的操作，不必每次均由客戶端向伺服器傳送請求。socket在程式內部提供了與外界通訊的埠，為通訊雙方的資料傳遞提供通道。其程式設計流程如圖8所示。
3.3 上位機軟體設計
結 語
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