王浩，王偉旗

(1.蘇州健雄職業(yè)技術學院電氣工程學院，江蘇太倉215411;2.上海市貿(mào)易學校，上海310000)

基于Zigbee無線傳感網(wǎng)絡技術的智能音樂播放系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

王浩1，王偉旗2

(1.蘇州健雄職業(yè)技術學院電氣工程學院，江蘇太倉215411;2.上海市貿(mào)易學校，上海310000)

隨著無線傳感網(wǎng)絡技術的發(fā)展，手機和智能硬件的不斷普及，本文設計一種基于RT5350嵌入式平臺，利用Zigbee無線通信技術實現(xiàn)Android智能手機對音樂模塊進行無線控制播放.系統(tǒng)由RT5350嵌入式網(wǎng)關設備、基于CC2530芯片的無線通信節(jié)點以及MP3串口音樂模塊組成.實驗結(jié)果表明:該系統(tǒng)操作方便和可靠性強，具有一定的應用前景.

Zigbee;RT5350;Android;音樂模塊

隨著現(xiàn)代生活和工作節(jié)奏的不斷加快，人們越來越追求舒適的生活質(zhì)量，通過家庭音樂功放設備手動控制音樂的播放，可以達到改善和調(diào)節(jié)人身心愉悅的效果.然而傳統(tǒng)家庭背景音樂系統(tǒng)的搭建，具有施工成本高、不易擴展，同時有線傳輸使得布線較為復雜，維護升級困難等.本文提出一種基于RT5350嵌入式平臺和Zigbee無線通信技術對家庭背景音樂進行無線播放控制的設計方案，通過基于RT5350嵌入式網(wǎng)關模塊和Android智能手機的無線通信，可以實現(xiàn)對MP3音樂模塊進行無線播放控制功能.

1 總體設計

為了提高傳統(tǒng)家庭背景音樂播放控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性，使音樂播放控制系統(tǒng)更加模塊化，本系統(tǒng)RT5350嵌入式網(wǎng)關模塊加載了Openwrt操作系統(tǒng)之后，具備了串口轉(zhuǎn)WIFI的無線通信功能［1］，這樣首先由Android智能手機將播放音樂的控制命令通過WIFI方式發(fā)送至RT5350嵌入式網(wǎng)關模塊，然后由RT5350網(wǎng)關模塊將得到的控制命令通過Zigbee無線通信方式轉(zhuǎn)發(fā)至MP3音樂模塊，并最終實現(xiàn)對音樂模塊的無線控制.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智能手機控制部分

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

2.2 RT5350網(wǎng)關控制部分

RT5350網(wǎng)關控制部分在加載openwrt操作系統(tǒng)之后，一方面所包含的TCP網(wǎng)絡服務器，用于接收智能手機通過WIFI傳來的音樂播放等控制命令數(shù)據(jù)［2］，另一方面將TCP服務器收到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送至相連的Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點進行處理.

2.3 MP3音樂模塊控制部分

首先由Zigbee協(xié)調(diào)器建立通信網(wǎng)絡，然后Zigbee終端節(jié)點加入該通信網(wǎng)絡.當RT5350網(wǎng)關控制部分的協(xié)調(diào)器節(jié)點通過串口收到音樂播放等控制命令之后，通過Zigbee無線通信方式發(fā)送出去.當帶有MP3音樂模塊的Zigbee終端節(jié)點收到協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送過來的控制命令之后，實現(xiàn)對MP3音樂模塊的播放控制，如圖1所示.

圖1 智能音樂播放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

3 系統(tǒng)的硬件設計

3.1 RT5350網(wǎng)關模塊硬件設計

RT5350網(wǎng)關模塊中RT5350中央控制單元的是一款標準的嵌入式無線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)用戶串口與無線網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換.通過RT5350控制模塊，使得傳統(tǒng)的串口設備在不需要更改任何配置的條件下，即可通過無線網(wǎng)絡傳輸串口數(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)合了領先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，而且能夠適應超低功耗要求.RT5350網(wǎng)關硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 RT5350網(wǎng)關硬件結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 音樂播放控制模塊

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

4 系統(tǒng)的軟件設計

4.1 Zigbee通信程序流程設計

無線傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)的核心為Zigbee協(xié)調(diào)器，其上電啟動之后負責建立網(wǎng)絡，并開啟允許綁定功能，帶有音樂播放控制模塊的Zigbee終端節(jié)點上電啟動之后加入網(wǎng)絡，組網(wǎng)成功之后，Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點無線發(fā)送由RT5350模塊通過RS232串口發(fā)送過來數(shù)據(jù)，當Zigbee終端節(jié)點無線收到Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)之后，進行解析和控制音樂播放模塊，實現(xiàn)對音樂歌曲的播放［6－7］，如圖4所示.

圖3 音樂播放控制模塊的硬件結(jié)構(gòu)圖

圖4Zigbee通信節(jié)點程序流程圖

4.2 Android移動終端程序設計

由于對音樂播放模塊的控制命令是從Android移動終端無線發(fā)送至RT5350網(wǎng)關模塊的，因此需要設計一個移動終端運行的Android程序，功能組成具體如圖5所示.

對于音樂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行具體說明如下:

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

圖5Android移動終端程序功能組成

5 系統(tǒng)測試

為了驗證智能音樂播放系統(tǒng)能夠正?？煽窟\行，首先將RT5350網(wǎng)關模塊加電啟動，然后與之相連的Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點和帶有MP3音樂模塊的終端節(jié)點進行組網(wǎng)通信成功之后，通過單擊移動終端程序主界面相關功能按鈕，無線發(fā)送播放等控制命令，通過程序測試，功能一切正常.

文中基于Zigbee無線通信技術，提出了一種智能音樂播放控制系統(tǒng)解決方案，設計了以RT5350嵌入式平臺作為網(wǎng)關模塊，結(jié)合Zigbee節(jié)點之間通信，實現(xiàn)了Android智能終端進行無線控制MP3音樂模塊播放等功能.運行試驗表明，基于Zigbee無線通信技術智能音樂播放系統(tǒng)具有通信可靠、抗干擾性好等優(yōu)點.

［1］姜仲，劉丹.ZigBee技術與實訓教程［M］.北京:清華大學出版社，2014.

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

［3］張少軍.無線傳感器網(wǎng)絡技術及應用［M］.北京:中國電力出版社，2010.

［4］高守瑋，吳燦陽.ZigBee技術實踐教程［M］.北京:北京航空航天出版社，2009.

［5］黃勇堅，王亞麗.智能MP3播放控制系統(tǒng)的設計［J］.電子技術應用設計，2006(8):36－37.

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

［7］潘偉.基于ZigBee技術的無線傳感網(wǎng)絡研究［J］.計算機技術與發(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)代教育技術研究課題(2014－R－30190);2014年度上海市教育信息技術研究項目

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