一、系统架构
1.1 硬件组成
- 协调器（网关）：1个
- 终端设备（智能灯具）：多个
- 控制终端（手机APP/控制面板）
1.2 网络拓扑
采用星型拓扑结构，协调器位于中心，所有终端设备直接与协调器通信。
二、通信实现
2.1 协调器端实现
// 初始化协调器
void coordinator_init(void) {// 初始化Zigbee协议栈zb_init();// 创建网络zb_create_network();// 开启设备发现zb_start_device_discovery();
}// 处理新设备加入
void handle_new_device(device_info_t *device) {// 为新设备分配网络地址uint16_t network_addr = allocate_network_address();// 存储设备信息save_device_info(device);// 发送网络配置信息给新设备send_network_config(device);
}// 处理灯具控制命令
void handle_light_command(uint16_t device_addr, uint8_t command) {// 构建控制数据包zb_packet_t packet;packet.type = LIGHT_CONTROL;packet.data = command;// 发送控制命令到指定设备zb_send_data(device_addr, &packet);
}
2.2 终端设备（灯具）实现
// 初始化终端设备
void endpoint_init(void) {// 初始化Zigbee协议栈zb_init();// 搜索网络zb_search_network();// 加入网络zb_join_network();
}// 处理接收到的控制命令
void handle_received_command(zb_packet_t *packet) {switch(packet->type) {case LIGHT_CONTROL:switch(packet->data) {case CMD_ON:turn_on_light();break;case CMD_OFF:turn_off_light();break;case CMD_DIM:set_brightness(packet->brightness);break;}// 发送状态反馈send_status_feedback();break;}
}// 发送状态反馈
void send_status_feedback(void) {zb_packet_t feedback;feedback.type = STATUS_REPORT;feedback.data = get_light_status();// 发送状态到协调器zb_send_data(COORDINATOR_ADDR, &feedback);
}
三、通信流程
3.1 设备入网流程
- 协调器创建网络并等待设备加入
- 终端设备上电，搜索可用网络
- 终端设备向协调器发送加入请求
- 协调器验证设备并分配网络地址
- 终端设备保存网络信息，完成入网
3.2 控制命令流程
- 用户通过APP发送控制命令到协调器
- 协调器将命令打包并通过Zigbee发送到指定灯具
- 灯具接收并执行命令
- 灯具将执行结果反馈给协调器
- 协调器更新设备状态并通知APP
四、关键技术点
4.1 通信协议定义
// 命令类型定义
typedef enum {CMD_ON = 0x01,CMD_OFF = 0x02,CMD_DIM = 0x03,CMD_COLOR = 0x04,CMD_SCENE = 0x05
} command_type_t;// 数据包格式
typedef struct {uint8_t type; // 包类型uint8_t data; // 命令数据uint8_t brightness; // 亮度值（可选）uint8_t color[3]; // RGB颜色值（可选）
} zb_packet_t;
4.2 安全性考虑
- 网络加密
// 设置网络安全
void setup_security(void) {// 设置网络密钥uint8_t network_key[16] = {0x01, 0x02, ...};zb_set_security_key(network_key);// 启用加密zb_enable_encryption();
}
- 设备认证
- 数据加密传输
4.3 异常处理
- 通信超时处理
- 设备离线处理
- 命令执行失败处理
五、性能优化
5.1 网络优化
- 选择合适的信道
- 避免信道干扰
- 优化数据包大小
5.2 响应速度优化
- 减少通信延迟
- 优化命令处理流程
- 实现命令队列管理
六、总结
通过Zigbee协议实现智能照明系统，具有以下优势：
- 低功耗
- 稳定可靠
- 易于扩展
- 安全性高
在实际应用中，需要根据具体场景进行优化和调整，确保系统的稳定性和可靠性。