基于Zigbee無線傳感網絡技術的智能音樂播放系統設計與實現

王浩，王偉旗

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

基于Zigbee無線傳感網絡技術的智能音樂播放系統設計與實現

王浩1，王偉旗2

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

隨著無線傳感網絡技術的發展，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Android智能手機對音樂模塊進行無線控制播放.系統由RT5350嵌入式網關設備、基于CC2530芯片的無線通信節點以及MP3串口音樂模塊組成.實驗結果表明:該系統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

隨著現代生活和工作節奏的不斷加快，人們越來越追求舒適的生活質量，通過家庭音樂功放設備手動控制音樂的播放，可以達到改善和調節人身心愉悅的效果.然而傳統家庭背景音樂系統的搭建，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嵌入式網關模塊和Android智能手機的無線通信，可以實現對MP3音樂模塊進行無線播放控制功能.

1 總體設計

為了提高傳統家庭背景音樂播放控制系統的靈活性和可擴展性，使音樂播放控制系統更加模塊化，本系統RT5350嵌入式網關模塊加載了Openwrt操作系統之后，具備了串口轉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方式發送至RT5350嵌入式網關模塊，然后由RT5350網關模塊將得到的控制命令通過Zigbee無線通信方式轉發至MP3音樂模塊，并最終實現對音樂模塊的無線控制.系統的總體結構組成如圖1所示.

2 系統功能組成

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、高低音量的調節等控制命令，通過WIFI方式發送至RT5350中央控制網關.

2.2 RT5350網關控制部分

RT5350網關控制部分在加載openwrt操作系統之后，一方面所包含的TCP網絡服務器，用于接收智能手機通過WIFI傳來的音樂播放等控制命令數據［2］，另一方面將TCP服務器收到的數據通過串口發送至相連的Zigbee協調器節點進行處理.

2.3 MP3音樂模塊控制部分

首先由Zigbee協調器建立通信網絡，然后Zigbee終端節點加入該通信網絡.當RT5350網關控制部分的協調器節點通過串口收到音樂播放等控制命令之后，通過Zigbee無線通信方式發送出去.當帶有MP3音樂模塊的Zigbee終端節點收到協調器節點發送過來的控制命令之后，實現對MP3音樂模塊的播放控制，如圖1所示.

圖1 智能音樂播放系統結構組成

3 系統的硬件設計

3.1 RT5350網關模塊硬件設計

RT5350網關模塊中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，內置TCP/IP協議棧［3］，能夠實現用戶串口與無線網之間的轉換.通過RT5350控制模塊，使得傳統的串口設備在不需要更改任何配置的條件下，即可通過無線網絡傳輸串口數據.

利用RS232串口與RT5350中央控制單元相連的Zigbee協調器通信模塊，采用德州儀器公司的CC2530芯片，CC2530已經在內部固化了Zigbee協議棧的物理層和MAC層［4］，它不僅結合了領先的RF收發器的優良性能，而且能夠適應超低功耗要求.RT5350網關硬件結構如圖2所示.

圖2 RT5350網關硬件結構示意圖

3.2 音樂播放控制模塊

本系統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卡驅動，支持FAT16、FAT32文件系統.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節控制.音樂播放控制模塊的硬件結構如圖3所示.

4 系統的軟件設計

4.1 Zigbee通信程序流程設計

無線傳感網絡系統的核心為Zigbee協調器，其上電啟動之后負責建立網絡，并開啟允許綁定功能，帶有音樂播放控制模塊的Zigbee終端節點上電啟動之后加入網絡，組網成功之后，Zigbee協調器節點無線發送由RT5350模塊通過RS232串口發送過來數據，當Zigbee終端節點無線收到Zigbee協調器節點發送過來的數據之后，進行解析和控制音樂播放模塊，實現對音樂歌曲的播放［6－7］，如圖4所示.

圖3 音樂播放控制模塊的硬件結構圖

圖4Zigbee通信節點程序流程圖

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移動終端無線發送至RT5350網關模塊的，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 系統測試

為了驗證智能音樂播放系統能夠正?？煽窟\行，首先將RT5350網關模塊加電啟動，然后與之相連的Zigbee協調器節點和帶有MP3音樂模塊的終端節點進行組網通信成功之后，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解決方案，設計了以RT5350嵌入式平臺作為網關模塊，結合Zigbee節點之間通信，實現了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具有通信可靠、抗干擾性好等優點.

［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.物聯網技術應用開發［M］.北京:中國水利水電出版社，2015.

［3］張少軍.無線傳感器網絡技術及應用［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［J］.電子測量技術，2011，34(6):47－50.

［7］潘偉.基于ZigBee技術的無線傳感網絡研究［J］.計算機技術與發展，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，蘇州健雄職業技術學院電氣工程學院副教授.