智能家居的概念雖然模糊，但卻深入人心，也不知從何時起，智能家居入口爭奪演變?yōu)閾尀┑顷?，并且隨著時間前行有愈演愈烈的趨勢，雖然各個廠家卯足全力不斷推陳出新，但偏偏就沒有一個產(chǎn)品能像智能家居概念那樣深得人心，市場上智能家居系列的產(chǎn)品各種各樣，琳瑯滿目，電視、遙控器、LED燈、插座、路由器等都能作為智能家居產(chǎn)品迎來新一次的變革。

　　或許大家還有印象，不久前，愛板網(wǎng)拆解過基于低功耗藍牙4.0的iMagic智能LED燈，五顏六色的燈光效果確實很炫，但之后呢?留給我們普遍的印象不過是"不太實用，僅供娛樂"的信息，由此看來，智能家居系類產(chǎn)品雖然新穎時尚，但也只有符合實際生活需求，切切實實提供用處的產(chǎn)品才能符合大眾的口味，得到大家的認同，鑒于此，下面將給大家?guī)硪豢畋容^務實的智能家居產(chǎn)品--基于Zigbee技術的幻騰智能LED照明套件，見下圖。

　　幻騰智能照明套裝

　　幻騰智能照明套裝采用了簡潔的牛卡紙包裝盒，打開后會發(fā)現(xiàn)內(nèi)部又裝有5個小包裝盒，里面分別是Nova燈*2、隨心開關*2、網(wǎng)關*1，給網(wǎng)關供電的5V輸出的適配器*1，一份簡易說明頁、3M膠貼，如下圖所示。其中特別需要注意的是每個小包裝盒上都有盒內(nèi)設備的唯一二維碼，這個在配置手機APP時需要用到的，很重要。 

　　幻騰智能照明套裝配件

　　幻騰智能照明套件的通信控制交互原理是基于Zigbee技術，在Atmel ATMEGA256RFR2 Xplained Pro開發(fā)板評測中，也曾介紹過這種技術，Zigbee是基于IEEE802.15.4標準，但更是IEEE802.15.4標準的擴展，IEEE802.15.4僅處理低級的MAC層和應用層，而ZigBee則對其網(wǎng)絡層的協(xié)議和API進行標準化，見下圖。 

　　ZigBee標準

　　物理層：協(xié)議的最底層，承付著和外界直接作用的任務，控制RF收發(fā)器工作

　　MAC層：負責設備間無線數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護和結(jié)束確認模式的數(shù)據(jù)傳送和接收

　　網(wǎng)絡層：建立新網(wǎng)絡，保證數(shù)據(jù)的傳輸，對數(shù)據(jù)進行加密，保證數(shù)據(jù)的完整性

　　應用層：應用支持層根據(jù)服務和需求使多個器件之間進行通信，可以根據(jù)用戶需求自主開發(fā)

　　ZigBee工作在全球ISM免執(zhí)照的2.4G頻段，是一種低速率(20~250kb/s)、短距離(10~100米，增加RF發(fā)射功率可增加通信距離到1KM以上)的無線通信技術，但是勝在低成本、低延遲(15ms~30ms)、低功耗以及強大的組網(wǎng)能力，可支持65000個節(jié)點，支持多種網(wǎng)絡拓撲，從幻騰智能照明套裝配備的兩組LED燈兩組開關以及一個網(wǎng)關也能看出一二。

　　幻騰將自家的LED燈稱作為Nova燈，當然這僅僅是一個名稱，意為"新"和"亮"，并不是指一種特制的燈。Nova燈采用了和iMagic LED燈一樣的設計結(jié)構(gòu)(見下圖)，標準的E27螺旋扣，適合大多數(shù)家庭使用，Nova燈標稱6W的額定功率，并且可在100V~240V的交流電環(huán)境下使用，這樣的寬電壓供電設計非常棒，即使在國外使用也完全沒有問題。而最讓筆者感慨的是Nova燈在散熱設計上的不留余力，鋁片柵格的散熱設計能最大程度的降低LED工作時產(chǎn)生的熱量，安全第一，雖然拿著Nova燈的手感極差，但誰會沒事拿著個燈泡呢? 

　　Nova燈外觀

　　一個簡單的開關，同樣被幻騰有創(chuàng)意的命名為隨心開關，望文生義，可見這個開關在生活中的應用相當靈活，隨開關附帶的還有3M膠貼，可以將開關安置在你任何想放置的地方，確實很省心。

　　隨心開關為圓正方形設計(見下圖)，一個成人巴掌那般大小，正面采用了磨砂設計，手感很棒，不過按鍵的反饋只有在開關中部按下去時的反饋才比較明確，按鍵內(nèi)部設計處理應該比較粗糙。 

　　隨心開關

　　TelePort網(wǎng)關(見圖)，帶一個電源輸入孔、一個以太網(wǎng)口以及一個狀態(tài)指示燈，這個東西是干什么用的呢?相信沒接觸過Zigbee技術的都會產(chǎn)生這樣的疑惑。這還是要回到Zigbee技術的特點上，提到Zigbee，其最大最明顯的優(yōu)勢是其獨特強大的組網(wǎng)能力，可支持65000節(jié)點，那要如何管理這些節(jié)點呢?這就出現(xiàn)了一個網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器的概念，它負責發(fā)起和建立整個網(wǎng)絡的管理，在幻騰智能照明套裝中，TelePort網(wǎng)關就扮演著這樣的一個角色，將它接入互聯(lián)網(wǎng)，通過手機APP，它同時可以管理開關與Nova燈。 

　　TelePort網(wǎng)關

　　幻騰智能照明套裝的3個主要設備就包括了以上的Nova燈、隨心開關、TelePort網(wǎng)關，而這3個設備也組成了一個小型的Zigbee網(wǎng)絡，我們接著就實際來體驗下基于Zigbee技術的智能LED燈使用情況。

　　準備工作就不多說了，作為工程師或者工科男，換個燈泡，裝個APP軟件那不都是手到擒來的事，僅需要注意的是在配置APP時候必須要將TelePort網(wǎng)關聯(lián)網(wǎng)上電，幻騰智能照明套裝APP同時支持Android以及iOS系統(tǒng)，不搞歧視化。 

　　配置網(wǎng)關TelePort

　　不得不說，移動互聯(lián)改變我們平時的生活習慣，原本那些厭煩的序列碼什么碼之類的如今都可以通過掃描二維碼來實現(xiàn)，下載APP軟件掃描二維碼，添加設備同樣掃描二維碼，一步搞定。 

　　添加組網(wǎng)設備

　　將所有的設備都添加進APP后，Nova燈即可以通過手機上的APP控制，并且可以設定鬧鐘開關燈以及情景模式下的燈光開關以及燈光效果。 

　　設置鬧鐘以及情景模式

　　除了情景模式下設定Nova燈的特定燈光效果，同樣可以長按APP上的Nova燈圖標直接對燈光進行控制(見下圖)，非常人性化，雖然這里都是在說手機與Nova燈的互動，但是實現(xiàn)過程還是需要通過TelePort網(wǎng)關的，也就是說，你將TelePort網(wǎng)關去電，手機APP是沒法直接控制Nova燈。

　　設置燈光效果及設置隨心開關

　　當然，如果是設置好了隨心開關，那又是另一回事了，如上圖最后一張APP截圖，長按隨心開關鍵，手機APP上會跳出一個設置隨心開關控制Nova燈的設置窗口，此時勾選你想同隨心開關控制那盞燈或者同時控制都可以，還能設置色溫、亮度等參數(shù)，非常簡單。下圖則是通過隨心開關控制Nova燈的效果。 

　　隨心開關控制Nova燈開關

　　一旦將隨心開關設定完成，只要不修改設置，以后就可以通過隨心開關像家里其他電器一樣隨意的控制，無需打開煩人的APP，無需連接互聯(lián)網(wǎng)，就是這么方便，這對尤其想要擴展燈光覆蓋范圍但已經(jīng)裝修完畢的家庭而言是一個非常理想的解決方法。

　　對于基于Zigbee技術的幻騰智能照明套裝，在實際生活中的使用簡單方便，易于設置，但如果僅是這樣，這也僅僅算是一個成功商品，還不至于讓筆者贊嘆，但是，幻騰智能明顯走的更遠，超出你的預期，如果你電子工程師，你想通過幻騰智能照明套裝來玩來學習，那么，它一定不會讓你失望。

　　幻騰智能照明套裝還附帶到了讓工程師人振奮的服務--幻騰應用編程接口。工程師可以利用這套接口編程操控幻騰的智能設備，同樣還可以整合其他供應商的設備實現(xiàn)整體家居自動化。在幻騰的官網(wǎng)有一個應用編程接口的標簽，點擊進去就能對幻騰智能照明套裝進行編程操控(需要登錄)，目前雖然還處于beta1版，但是基本功能都可以正常使用，下圖則為開放的API接口功能。 

　　幻騰智能照明套裝目前具有的接口和功能

　　每個接口功能都有相應的模型結(jié)構(gòu)代碼以及附加注釋，即使不懂代碼，稍微學習下都可以很好的理解，對于想學習的這方面的工程師來說相當實用，筆者嘗試了下上圖中的功能，在手機上能實現(xiàn)的功能在這套應用編程系統(tǒng)中都可以實現(xiàn)，而且它還能實現(xiàn)手機上無法實現(xiàn)的功能，比如刪除已有賬號中的設備，換另一個賬號綁定設備，筆者就通過實際操作來展示這套應用編程規(guī)范的更詳細內(nèi)容。

　　首先選擇獲取當前賬號上所有的設備信息，為了易于理解，下文都將以注釋中文的模型輸出。 

　　獲取的當前賬號上的設備信息

　　記住這些設備的device_identifier號，然后打開刪除設備的接口功能，輸入你需要重新綁定其他賬號的Nova燈或者隨心開關的device_identifier號刪除 

　　選擇需要刪除的設備

　　刪除設備后，系統(tǒng)會重新生成一個新的二維碼，點擊獲取可用的二維碼。 

　　獲取可以使用的二維碼

　　將可以使用的二維碼的code記住，添加到你需要綁定的賬號中，大功告成。 

　　將二維碼添加到你需要添加的賬號

　　雖然相對于其它我們見過的產(chǎn)品，幻騰智能照明套裝刪除綁定其它賬號的操作會顯得復雜的多，但是對于喜歡折騰、學習的工程師來說，這個免費的學習機會非常難得，而且相對產(chǎn)品本身來說有趣的多。

　　幻騰智能照明套裝在產(chǎn)品本身上已經(jīng)做到了成功，以此為基礎開放的應用編程接口更是捕獲大多數(shù)喜歡DIY的工程師的芳心，這為封閉的智能家居提出了新的挑戰(zhàn)，值得我們期待。

　　幻騰智能照明套裝拆解

　　拆解Nova燈

　　談也談了、玩也玩了，想要更深入的了解幻騰智能照明套裝，無疑拆解是最好的辦法。有過iMagic 智能LED燈的拆解經(jīng)驗，筆者自信心爆棚，試問，再拆解一個Nova燈不是手到擒來的事，結(jié)果，說多了都是淚啊，不廢話，直接上圖。 

　　Nova燈的LED陣列

　　擰下Nova燈的燈罩就能看到LED燈的鋁基PCB板，內(nèi)部LED成陣列分布，總共有24顆LED，冷色暖色LED并排，這樣設計在調(diào)節(jié)色溫的時候能產(chǎn)生非常均勻的發(fā)光效果，在鋁基PCB板中央為ZigBee天線設計，這樣突出的設計雖然影響美觀，但也是迫不得已，一來內(nèi)部空間有限，二是鋁制外殼內(nèi)部很容易屏蔽信號，如果為了美觀設計將天線做在內(nèi)部勢必要影響信號，當然，有能力的可以將天線與外殼結(jié)合起來，就如iphone4剛發(fā)布時那種天線設計的驚艷感，不過，在中國硬件快餐文化中，要想投入心思做這個很難，而且說穿了，為了一個LED燈，大費周章的做天線美觀設計，這不是國內(nèi)企業(yè)干的事。

　　說著說著就有些扯遠了，回顧頭來繼續(xù)看Nova燈的拆解，老規(guī)矩，只能使用暴力的手段分解了。 

　　拆解Nova燈1

　　具體過程不再詳述，大家看圖就行，剛拆到內(nèi)部結(jié)構(gòu)時相信大家都會同筆者一樣懵了，居然采用了絕緣導熱膠灌封，這下單純暴力都不頂用了，無奈，只能用小刀一點一旦的切去絕緣導熱膠，最后還是為了將內(nèi)部模塊從鋁制散熱外殼中抽出來，直接將LED鋁基PCB板直接給硬掰了，這下Nova燈肯定是徹底報廢了。 

　　拆解Nova燈2

　　幸好功夫不負有心人，最終內(nèi)部模塊還是千呼萬喚始出來了，樣子有點摻目忍睹，模塊上不僅有絕緣膠，還有絕緣膠帶，見下圖。 

　　拆解Nova燈3--電源模塊+主控制通信板

　　分開后發(fā)現(xiàn)內(nèi)部模塊有主要由一個主控制通信板+一個電源模塊組成，絕緣膠帶主要用于隔絕這兩塊PCB板上的器件相互接觸，一起看下主控制通信板的方案。 

　　主控制通信板1

　　主控制通信板的微控制器采用了意法半導體的STM32F103系列--STM32F103CBT6，基于ARM Cortex-M3內(nèi)核，72MHz的主頻，帶閃存、帶USB、CAN控制器，集成了有7個定時器、兩個ADC以及9個通信接口(包括I2C、SPI、UART接口等)，對于STM32的微控制器，相信大家了解的還是非常多的，畢竟出現(xiàn)的場合頻率也非常高，比如這款STM32微控制器與愛板網(wǎng)之前評測過的STM32F0 Value Line開發(fā)板同屬于一個系列微控制器，而且巧合的是友尚智能插座采用了同樣系列的微控制器解決方方案，確實，總總跡象表明STM32的微控制器在市場上的占有率不低，想學習32位單片機的朋友不妨考慮從STM32開始。

　　主控制通信板的Zigbee射頻方案則是采用了NORDIC的nRF2401 RF 收發(fā)器+RFaxis RFX2401C RF前端的組合。nRF2401主要用于信號的調(diào)制解調(diào)(見下圖nRF2401系統(tǒng)原理框圖)，工作在2.4G ISM頻段，最大支持2MBps的空中速率，-82dBm的接收靈敏度@2Mbps，-85dBm的接收靈敏度@1Mbps，除此之外，nRF2401具有極其低的功耗

　　900nA深睡眠模式

　　11.3mA TX模式@0dBm

　　12.3mA RX模式@2Mbps 空中速率 

　　nRF2401系統(tǒng)框圖

　　在nRF2401 RF 收發(fā)器前端電路中采用了RFaxis的RFX2401C 2.4G無線RF前端解決方案，內(nèi)部集成了PA、LNA以及開關電路(控制收發(fā))，可以靈活應用在支持IEEE802.15.4、ZigBee標準、無線傳感網(wǎng)絡以及其他2.4 ISM頻段的無線網(wǎng)絡系統(tǒng)的射頻前端。

　　主控制通信板的另一面是LED驅(qū)動電路，如下圖所示。 

　　主控制通信板2

　　通過電壓模塊轉(zhuǎn)換而來的電壓經(jīng)過安森美MC3406 DC/DC轉(zhuǎn)換后提供給PowTech PT4115 LED驅(qū)動IC供電，通過微控制器控制LED驅(qū)動IC的DIM信號實現(xiàn)對LED燈的控制調(diào)節(jié)，整個Nova燈的硬件原理框圖如下。 

　　Nova燈原理框圖

　　拆解完Nova燈，接著來看下TelePort網(wǎng)關，這個拆解就非常簡單，純手力掰開外殼就行了。 

　　拆解TelePort網(wǎng)關

　　網(wǎng)關PCB板的空間非常大，內(nèi)部布局一目了然，主板采用意法半導體STM32F107系列作為主控制器--STM32F107VCT6，而Zigbee的射頻方案就直接照搬Nova燈上的方案，沒什么區(qū)別，見下圖。 

　　TelePort網(wǎng)關主板

　　可能會有人有疑問，微控制器的選擇和Nova燈一樣不更簡單?這就要說下這里為什么選擇STM32F107系列而不是STM32F103系列，主要還是出于微控制器集成的外設資源考慮，看Tele網(wǎng)關這個產(chǎn)品，有一個以太網(wǎng)口的功能，而之所以使用STM32F107系列就在于其集成了一個百兆的以太網(wǎng)控制器，這也是與103系列最大的不同之處。TelePort網(wǎng)關硬件原理框圖如下。 

　　TelePort網(wǎng)關原理框圖

　　拆解隨心開關

　　最后再來看下隨心開關內(nèi)部有些什么器件，打開后蓋后會發(fā)現(xiàn)原來四角都放置著一個彈簧，而中央則是開關的薄膜按鍵，怪不得在之前使用的時候筆者按鍵有反饋不明確的感覺，看來如果使用隨心開關控制Nova燈，需要你老老實實的按中央部位，按四角周圍區(qū)域可能僅僅是按下彈簧，那是在坑自己。 

　　拆解隨心開關1

　　隨心開關內(nèi)部不像愛板網(wǎng)之前拆解過的自發(fā)電無線門鈴中的自發(fā)電技術可以靠"人工發(fā)電"，隨心開關內(nèi)部采用了一顆3V的紐扣電池作為供電源，這種設計足以說明產(chǎn)品的低功耗特性。 

　　拆解隨心開關2

　　細看PCB板電路設計，隨心開關的Zigbee方案采用了集成度更高的NORDIC的單芯片Zigbee/2.4G 無線解決方案nRF24LE1E，見下圖。 

　　隨心開關PCB板

　　事實上nRF24LE1E內(nèi)部是由一顆Nordic nRF24L01(收發(fā)器)+一顆兼容8051系列的8位cpu，并且集成1KB+256B RAM，16KB FLASH等外設資源的Soc，由此也不能看出nRF24LE1E可以與NODIC其它產(chǎn)品如 nRF24L系列, nRF24E系列和nRF240系列等空中接口實現(xiàn)兼容，參見下圖nRF24LE1E系統(tǒng)原理框圖。 

　　nRF24LE1E系統(tǒng)原理框圖

　　隨心開關體積小巧，用單芯片的ZigBee解決方案似乎更為合理?但是即使用nRF24L01+RFX2401C的解決方案，在Noval燈上已經(jīng)證明了其可以做得足夠小，那為何不用在隨心開關上?或者說為什么Noval燈和TelePort網(wǎng)關為何不用Nordic ZigBee的單芯片解決方案?依照筆者的推測，主要兩方面原因，第一，隨心開關的紐扣電池供電不適合nRF24L01+RFX2401C的解決方案，而至于Noval燈和TelePort網(wǎng)關則使用帶有外部PA發(fā)射功率更強、信號通信范圍更廣的nRF24L01+RFX2401C的組合更為理想，最后在來看下隨心開關的簡單原理框圖。 

　　隨心開關原理框圖

　　看完幻騰智能照明套裝的拆解，你是否有種茅塞頓開的感覺，Zigbee的組網(wǎng)手段，就單以LED燈的應用來看，確實要比如今很火的藍牙低功耗作為智能LED燈要有優(yōu)勢，而且優(yōu)勢明顯。另外，整個智能照明套裝也僅售436RMB，非常具有性價比。這讓筆者感嘆了很多，如今智能家居系列的設備會越來越多，同一樣產(chǎn)品可以通過不同的技術手段得以實現(xiàn)，而且給人的體驗感受、價格差異等完全不同，這就是所謂的科技魅力了吧。對于ZigBee技術，其低功耗、強大的組網(wǎng)能力是任何需要節(jié)點設備的低傳輸速率應用理想的選擇，同樣也是PC外設、消費性電子設備、工業(yè)控制、醫(yī)療控制、交互玩具等應用的第一參考。