Разработка системы, которая определяет и настраивает устройства умного дома на основе протокола ZigBee - Курсовая работа

Smart Home) - общее название для технологий, позволяющих автоматизировать устройства находящиеся в доме, обеспечить комфорт всем его обитателям и организовать ресурсосбережение. Но при работе с устройствами возникает проблема конфигурации и обнаружения устройств.Для разрабатываемой системы был проведен анализ заинтересованных сторон и были выявлены стороны, изображенные на диаграмме заинтересованных сторон (рисунок 2). На данной диаграмме систематизированы лица, имеющие непосредственное отношение к системе. В первом круге - круге «Система», изображены стороны, наиболее тесно связанные с системой. На третьем круге изображены стороны, которые могут повлиять на систему. Далее перед началом работы над системой необходимо поставить границы для системы, и понять какие сценарии система должна выполнять.Задачу, поставленную в пункте 1.3 и дополненную в пункте 1.5 можно разделить на две подзадачи: - работа с ZIGBEE-устройствами. Данная задача подразумевает создание компонента, который позволяет детектировать и конфигурировать ZIGBEE-устройства;Далее стандартизованы идентификаторы и типы адресов, используемые в ZIGBEE-сети: - IEEE адрес - уникальный адрес для всех ZIGBEE-устройств, имеет размер 64 бита; сетевой адрес - адрес, который идентифицирует устройство внутри сети, имеет размер 16 бит. идентификатор персональной сети (PAN ID, Personal Area Network Identifier) - это 16-битный идентификатор сети, который присваивается вновь созданной сети координатором и передается всем устройствам подключенной к этой сети. Устройства, получившие данный идентификатор могут взаимодействовать только с устройствами имеющими такой же идентификатор; В такой сети, каждое устройство может связываться с любым другим устройством как напрямую, так и через промежуточные узлы сети.Основными аналогами ZIGBEE с точки зрения домашней автоматизации являются сети построенные на Wi-Fi, Bluetooth и иных радио протоколах. Z-Wave - беспроводной протокол связи, разработанный для домашней автоматизации. Z-Wave работает в диапазоне частот до 1 ГГЦ [8]. Однако у Z-Wave есть ряд недостатков: - данная технология не является открытой, а принадлежит компании Zensys; Данная технология позволяет управлять различными системами дома, используя смартфоны, планшеты и прочие устройства оборудованные технологией Bluetooth Smart.Для реализации работы с ZIGBEE на языке C можно воспользоваться библиотекой ZIGBEELIB [1]. Для создания агентов можно воспользоваться библиотекой agents.h. Однако использование данной библиотеки накладывает дополнительное ограничение на аппаратную часть системы: данная библиотека разработана специально для работы с модулями XBEE.Для работы с ZIGBEE сетями лучше всего подходит библиотека ZB4O т.к. в данной библиотеке помимо работы с ZIGBEE, как это сделано в zigbee4java, есть возможность использовать платформу OSGI, что увеличивает гибкость системы в целом. Для разработки агентной составляющей системы необходимо воспользоваться библиотекой Jade, т.к. ZB4OSGI - это набор OSGI бандлов (в терминах OSGI бандлы равносильны плагинам), которые позволяют интегрировать ZIGBEE сети вместе с платформой сервисов OSGI. Круг применений данной спецификации довольно широк: изначально разрабатывалась для создания встроенных систем (в частности, для автомобилей BMW, также в разработке спецификации активно участвует Siemens), но сейчас на базе OSGI строят многофункциональные приложения (например, Eclipse SDK) и Enterprise-системы (например, Naumen DMS). Распределение ресурсов и jar-файлов по бандлам позволяет однозначно решить проблему загрузки классов (jar hell), а реализация взаимодействия в виде реестра сервисов и событийной модели позволяет не запутаться в обилии взаимодействующих частей (особенно в случае большого приложения) и практически безгранично расширять приложение.Данная декомпозиция изображена на рисунке 12. Рисунок 12 - Компонентная декомпозиция необходимо описать следующие данные системы: - данные о модели данных (рисунок 13);В данной работе использовались следующие средства: - среда разработки Eclipse. Eclipse - свободная интегрированная среда разработки модульных кроссплатформенных приложений.А Далее необходимо пройти следующие шаги: 1. Экспортировать проекты в Eclipse; Последний этап - необходимо установить Target Platform из проекта IDM в окне Preferences. Для запуска системы необходимо в окно параметры VM написать следующее:-Dgnu.io.rxtx.SERIALPORTS=/dev/TTYACM0 -Dit.cnr.isti.zigbee.driver.flush=falseДля начала работы необходимо запустить среду разработки Eclipse, сконфигурированную согласно предыдущим пунктам, вставить USB Dongle в свободный USB-порт компьютера, и удостоверится в том, что данный USB Dongle распознался системой.

Оглавление

Введение

1. Исследовательская часть

1.1 Анализ заинтересованных сторон

2. Конструкторская часть

2.1 Анализ протокола ZIGBEE

2.2 Анализ существующих аналогов

2.3 Языки программирования

2.4 Выбор технологий

2.5 Компоненты и функции системы

3. Технологическая часть

3.1 Используемые средства

3.2 Процесс получения бинарной сборки системы

3.3 Тестирование

Выводы

Аннотация

Приложение