王浩，王偉旗

(1.蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院，江蘇太倉(cāng)215411;2.上海市貿(mào)易學(xué)校，上海310000)

基于Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能音樂(lè)播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王浩1，王偉旗2

(1.蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院，江蘇太倉(cāng)215411;2.上海市貿(mào)易學(xué)校，上海310000)

隨著無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)和智能硬件的不斷普及，本文設(shè)計(jì)一種基于RT5350嵌入式平臺(tái)，利用Zigbee無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)Android智能手機(jī)對(duì)音樂(lè)模塊進(jìn)行無(wú)線控制播放.系統(tǒng)由RT5350嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)備、基于CC2530芯片的無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)以及MP3串口音樂(lè)模塊組成.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該系統(tǒng)操作方便和可靠性強(qiáng)，具有一定的應(yīng)用前景.

Zigbee;RT5350;Android;音樂(lè)模塊

隨著現(xiàn)代生活和工作節(jié)奏的不斷加快，人們?cè)絹?lái)越追求舒適的生活質(zhì)量，通過(guò)家庭音樂(lè)功放設(shè)備手動(dòng)控制音樂(lè)的播放，可以達(dá)到改善和調(diào)節(jié)人身心愉悅的效果.然而傳統(tǒng)家庭背景音樂(lè)系統(tǒng)的搭建，具有施工成本高、不易擴(kuò)展，同時(shí)有線傳輸使得布線較為復(fù)雜，維護(hù)升級(jí)困難等.本文提出一種基于RT5350嵌入式平臺(tái)和Zigbee無(wú)線通信技術(shù)對(duì)家庭背景音樂(lè)進(jìn)行無(wú)線播放控制的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)基于RT5350嵌入式網(wǎng)關(guān)模塊和Android智能手機(jī)的無(wú)線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MP3音樂(lè)模塊進(jìn)行無(wú)線播放控制功能.

1 總體設(shè)計(jì)

為了提高傳統(tǒng)家庭背景音樂(lè)播放控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性，使音樂(lè)播放控制系統(tǒng)更加模塊化，本系統(tǒng)RT5350嵌入式網(wǎng)關(guān)模塊加載了Openwrt操作系統(tǒng)之后，具備了串口轉(zhuǎn)WIFI的無(wú)線通信功能［1］，這樣首先由Android智能手機(jī)將播放音樂(lè)的控制命令通過(guò)WIFI方式發(fā)送至RT5350嵌入式網(wǎng)關(guān)模塊，然后由RT5350網(wǎng)關(guān)模塊將得到的控制命令通過(guò)Zigbee無(wú)線通信方式轉(zhuǎn)發(fā)至MP3音樂(lè)模塊，并最終實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂(lè)模塊的無(wú)線控制.系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)組成如圖1所示.

2 系統(tǒng)功能組成

2.1 Android智能手機(jī)控制部分

通過(guò)Android智能手機(jī)的運(yùn)行界面，發(fā)送音樂(lè)播放控制命令，包括音樂(lè)歌曲播放和暫停、高低音量的調(diào)節(jié)等控制命令，通過(guò)WIFI方式發(fā)送至RT5350中央控制網(wǎng)關(guān).

2.2 RT5350網(wǎng)關(guān)控制部分

RT5350網(wǎng)關(guān)控制部分在加載openwrt操作系統(tǒng)之后，一方面所包含的TCP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，用于接收智能手機(jī)通過(guò)WIFI傳來(lái)的音樂(lè)播放等控制命令數(shù)據(jù)［2］，另一方面將TCP服務(wù)器收到的數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送至相連的Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理.

2.3 MP3音樂(lè)模塊控制部分

首先由Zigbee協(xié)調(diào)器建立通信網(wǎng)絡(luò)，然后Zigbee終端節(jié)點(diǎn)加入該通信網(wǎng)絡(luò).當(dāng)RT5350網(wǎng)關(guān)控制部分的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)串口收到音樂(lè)播放等控制命令之后，通過(guò)Zigbee無(wú)線通信方式發(fā)送出去.當(dāng)帶有MP3音樂(lè)模塊的Zigbee終端節(jié)點(diǎn)收到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的控制命令之后，實(shí)現(xiàn)對(duì)MP3音樂(lè)模塊的播放控制，如圖1所示.

圖1 智能音樂(lè)播放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1 RT5350網(wǎng)關(guān)模塊硬件設(shè)計(jì)

RT5350網(wǎng)關(guān)模塊中RT5350中央控制單元的是一款標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式無(wú)線WIFI模塊，它是基于通用串行接口，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧［3］，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口與無(wú)線網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換.通過(guò)RT5350控制模塊，使得傳統(tǒng)的串口設(shè)備在不需要更改任何配置的條件下，即可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸串口數(shù)據(jù).

利用RS232串口與RT5350中央控制單元相連的Zigbee協(xié)調(diào)器通信模塊，采用德州儀器公司的CC2530芯片，CC2530已經(jīng)在內(nèi)部固化了Zigbee協(xié)議棧的物理層和MAC層［4］，它不僅結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，而且能夠適應(yīng)超低功耗要求.RT5350網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 RT5350網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 音樂(lè)播放控制模塊

本系統(tǒng)中采用的音樂(lè)播放控制模塊是一個(gè)提供串口的語(yǔ)音模塊，完美的集成了MP3、WAV、WMA的硬解碼［5］.同時(shí)軟件支持TF卡驅(qū)動(dòng)，支持FAT16、FAT32文件系統(tǒng).它通過(guò)簡(jiǎn)單的串口指令即可完成指定音樂(lè)的播放和音量的調(diào)節(jié)控制.音樂(lè)播放控制模塊的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示.

4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

4.1 Zigbee通信程序流程設(shè)計(jì)

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心為Zigbee協(xié)調(diào)器，其上電啟動(dòng)之后負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)，并開啟允許綁定功能，帶有音樂(lè)播放控制模塊的Zigbee終端節(jié)點(diǎn)上電啟動(dòng)之后加入網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)成功之后，Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)無(wú)線發(fā)送由RT5350模塊通過(guò)RS232串口發(fā)送過(guò)來(lái)數(shù)據(jù)，當(dāng)Zigbee終端節(jié)點(diǎn)無(wú)線收到Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)之后，進(jìn)行解析和控制音樂(lè)播放模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂(lè)歌曲的播放［6－7］，如圖4所示.

圖3 音樂(lè)播放控制模塊的硬件結(jié)構(gòu)圖

圖4Zigbee通信節(jié)點(diǎn)程序流程圖

4.2 Android移動(dòng)終端程序設(shè)計(jì)

由于對(duì)音樂(lè)播放模塊的控制命令是從Android移動(dòng)終端無(wú)線發(fā)送至RT5350網(wǎng)關(guān)模塊的，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)移動(dòng)終端運(yùn)行的Android程序，功能組成具體如圖5所示.

對(duì)于音樂(lè)播放模塊的控制命令包括有播放、停止、循環(huán)播放、前一首、下一首、音量的高、中、低命令.這里以播放和停止命令進(jìn)行具體說(shuō)明如下:

其中長(zhǎng)度03就是“03”、“01”、“02”3位數(shù)長(zhǎng)度，校驗(yàn)碼是指長(zhǎng)度異或操作碼的值.

圖5Android移動(dòng)終端程序功能組成

5 系統(tǒng)測(cè)試

為了驗(yàn)證智能音樂(lè)播放系統(tǒng)能夠正?？煽窟\(yùn)行，首先將RT5350網(wǎng)關(guān)模塊加電啟動(dòng)，然后與之相連的Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和帶有MP3音樂(lè)模塊的終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)通信成功之后，通過(guò)單擊移動(dòng)終端程序主界面相關(guān)功能按鈕，無(wú)線發(fā)送播放等控制命令，通過(guò)程序測(cè)試，功能一切正常.

文中基于Zigbee無(wú)線通信技術(shù)，提出了一種智能音樂(lè)播放控制系統(tǒng)解決方案，設(shè)計(jì)了以RT5350嵌入式平臺(tái)作為網(wǎng)關(guān)模塊，結(jié)合Zigbee節(jié)點(diǎn)之間通信，實(shí)現(xiàn)了Android智能終端進(jìn)行無(wú)線控制MP3音樂(lè)模塊播放等功能.運(yùn)行試驗(yàn)表明，基于Zigbee無(wú)線通信技術(shù)智能音樂(lè)播放系統(tǒng)具有通信可靠、抗干擾性好等優(yōu)點(diǎn).

［1］姜仲，劉丹.ZigBee技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教程［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2014.

［2］王浩，浦靈敏.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用開發(fā)［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2015.

［3］張少軍.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2010.

［4］高守瑋，吳燦陽(yáng).ZigBee技術(shù)實(shí)踐教程［M］.北京:北京航空航天出版社，2009.

［5］黃勇堅(jiān)，王亞麗.智能MP3播放控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.電子技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)，2006(8):36－37.

［6］周嶺松，余春暄.基于ZigBee技術(shù)的溫濕度控制系統(tǒng)［J］.電子測(cè)量技術(shù)，2011，34(6):47－50.

［7］潘偉.基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)研究［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2008，18(9):244－247.

Design and Implementation of Intelligent Music Playback System Based on Zigbee Wireless Sensor Network Technology

WANG Hao1，WANG Wei－qi2
(1.School of Electrical Engineering，Suzhou Chien－shiung Institute of Technology，Taicang 215411; 2.Shanghai Trade School，Shanghai，310000，China)

With the development of the wireless sensor network technology，mobile phones and the expansion of intelligent hardware，wireless control system is designed based on RT5350 embedded platform，realize Android smartphone to play music module using Zigbee wireless communication technology.The system is composed of RT5350 embedded gateway equipment，wireless communication nodes of CC2530 chip and MP3 music module with serial port.The experimental results demonstrated that system is easy to operate，has high reliability and has a good application prospect.

Zigbee;RT5350;Android;music module

TP273

A

1672－2590(2015)06－0034－04

2015－10－15

2014年度江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究課題(2014－R－30190);2014年度上海市教育信息技術(shù)研究項(xiàng)目

王浩(1971－)，男，安徽滁州人，蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院副教授.