将Zigbee技术完美诠释——Wulian智能家居套装拆解

随着物联网概念的不断升温，打造一个舒适的智能家居环境已不仅仅停留在概念，市场的反应更多的是不断有各种新奇的智能家居产品出现。本人作为一个电子爱好者，也玩过不少有趣的智能家居玩意，如智能插座、智能灯泡、智能遥控器等，如果单独体验，感觉尚可，但是如果放到一起使用，那就会觉得太麻烦了。因为这产品隶属不同的制造商，对于每个产品的使用都需要安装一个特定的APP，久而久之，让人不免觉得操作繁琐，一点也没有体验智能家居的快感，所以这些各自为战的智能家居产品给人的体验通常只是”三分钟“热度，最终的结果都是以好奇开始，以失望结束。

难道就没有一整套的智能家居产品解决方案，只需一个APP，就能让用户实现各种智能产品的控制吗？答案当然是否定的！最近爱板网就拿到了一款Wulian智能家居套装产品，它包括多个产品（但不仅限于我们拿到的这几个）：一个网关、一个红外转发器、一个温湿度检测器、一个带计量的插座，仅需一个APP，就能实现

这几个产品的控制。如下图所示：

在大部分用户的认知中，目前单个智能家居产品通常以WiFi或者BLE为核心通信技术，配合智能手机端的APP应用，操作也非常简单，但是在整体解决方案中，尤其涉及到多个产品的控制、节点的互联（比如此时的Wulian智能家居套装），这两种通信方式的缺点就被暴露出来了，WiFi连接时间长、BLE支持节点少，传输距离短，而Zigbee技术因为低功耗、低成本、支持节点多等优势恰如其分的扮演好了这个角色。

体验

虽然本文主要是拆解这个套装，但笔者实在禁不住诱惑，也实际体验了一番，借此机会也让广大网友开开眼。

说实话，Wulian智能家居套装的使用非常简单，它的原理是通过ZigBee通讯协议与网关绑定，然后通过手机客户端实现远程控制各个产品。为了方便大伙观看，暂时把整个套件都呈现在一个地方，在实际的使用中，用户可以根据自己的需求将每个产品安放在想放置的位置。

使用中最重要的一步是配置各个产品与网关的绑定，这个步骤可以在网关进入配置Zigbee状态的时候，通过连击4下各个产品的配置按键即可，具体操作可以参考产品的使用说明，这里就不详细介绍了。

手机端的APP可以通过扫描包装盒上的二维码实现下载，第一次打开APP，需要简单的注册，最让笔者惊奇的是APP首页底部那条Wulian与Atmel达成智能家居战略合作协议的广告。

言归正传，笔者在分别试用了这几个产品（红外转发器、温湿度检测器、计量插座）的功能，效果还是非常不错的，在APP的设备中可以查看已绑定的设备，进入后可以分别进行控制。有兴趣的朋友可以考虑购买一套玩玩，这里就不一一说明了，我们重点关注拆解。

拆解

由于这个Wulian智能家居套装的产品比较多，我们就按照网关、红外转发器、温湿度检测器、计量插座的顺序一个个来拆解。

• WL网关02型

WL网关乍看跟目前的网络电视盒子还挺像的，造型也中规中矩，呈正方形，盒子的两侧为LED指示灯以及接口和按键功能的布局，如下图所示。

对于这样的产品拆解，笔者还是有些经验的，将LED指示灯一侧的面板拆下，就能看到隐藏在下面的螺丝，拧下之后，便能打开盒子上盖。仔细一看，PCB板的布局还是挺空旷的，而且看样子，板卡的器件也差不多都分布在正面。

果不其然，取出WL网关的PCB板，在板卡背面基本只能看到一些被动阻容电子元件。

纵观WL网关板卡，板载的两个主要电路为：

• 基于Ralink RT5350F的单芯片路由方案

• 基于Ti CC2530+RFaxis RFX2401C的Zigbee解决方案

Ralink RT5350F（如下图所示）是一款早期的路由单芯片Soc方案，支持IEEE802.11n，单发单收，内部集成了PA、LNA，真要说，这个和我们之前评测过的一款智能路由器AR9331 Soc功能差不多，不过相比而言，RT5350F的发热量会比较高，但是价格会便宜一些，不过对于一天24小时无间断工作的产品，站在消费者的角度上，笔者个人是不推荐这个方案的。

不过对于这套Wulian智能家居套装，让笔者感兴趣的还是其Zigbee技术的解决方案，我们来重点关注下。

可以看到，Wulian智能家居采用了Ti CC2530的Zigbee Soc+RFaxis RFX2401C的解决方案。

Ti CC2530是大家比较熟悉的一款Zigbee单芯片Soc解决方案，用的厂商也非常多，采用了QFN40小型封装，大小只有6mm*6mm，内部集成了RF收发器以及一个增强型8051内核，支持IEEE802.15.4，如上图所示的那样，外部只需很少的电路便能组成一个完整的电路，CC2530的系统框图如下所示：

除了具有丰富的外设资源，CC2530还具有非常低的功耗，具体的参数如下：

• 主动模式RX（CPU 空闲）：24 mA

• 主动模式TX 在1dBm（CPU 空闲）：29mA

• Power Mode1（4 μs 唤醒）：0.2 mA

• Power Mode2（睡眠定时器运行）：1 μA

• Power Mode3（外部中断）：0.4 μA

• 宽电源电压范围（2 V–3.6 V）

如果仅仅是一个CC2530的单芯片解决方案，那事情也就这样了，笔者肯定不会多费笔墨去描述。不过，设计者显然还是非常用心的，从WL网关产品实际应用角度出发，要考虑到与各个节点之间更好的通信质量，在通信距离上要尽可能做到更大的空间，出于这样的考虑，如果在CC2530电路上增加一个模拟前端（放大电路）显然会更好，但是，这样设计难度、成本也会相应增加，如何选择一款合适的模拟前端芯片呢？

• RFaxis RFX2401C

如果要在CC2530加放大电路，相信不少人会直接联想到Ti的全套解决方案CC2530 + CC2591的组合，但是，相信用过这个方案的人都有印象，CC2591的外围元器件过多，参数非常难调，如果没经验的工程师，最终的效果可能会很差，甚至说还没有一颗单独的CC2530要好。我们再回到WL网关的PCB板上，你会发现前端电路竟是如此简单，而功臣则是这颗RFaxis RFX2401C！看下面的设计思路，除了匹配电路，外部只需几个旁路电容，电路设计非常简单、方便，对于不具备昂贵射频仪器调试参数的创业公司，RFaxis RFX2401C绝对是Zigbee电路的理想前端芯片。

从RFaxis RFX2401C的规格书上来看，这是一颗超高集成度的RF前端芯片，采用了超小型的QFN-16封装，大小仅有3mm*3mm，集成了包括LNA、PA、收发器开关电路、匹配网络、谐波滤波器等功能，外部只需少量的电子元件即可组成一个完整的系统，关于RFaxis RFX2401C的一些具体的参数特性可以参考官方的Datasheet。

• WL单头侧发红外转发器

接下去我们再来看看其他几个产品的拆解情况。红外转发器的拆解就更加简单了，看这结构设计，可以说是“最原始”的那种，大概讲究的是功能务实、外观务需理念。

拆解完全不费吹灰之力，拧去背面的两个三角螺丝即可。

相对来说，红外转发器的电路就比较简单了，同样是采用了CC2530的Zigbee模块，不过不包含RFaxis RFX2401CRF前端芯片。

板卡的另一侧则是红外发射器和接收器。

• 温湿度监测器

温湿度传感器和红外转发器的外观差不多，而且电路也非常的简单，在看完了红外转发器的构造，相信大家对于温湿度监测器的内部也能想象出大概是个什么情况。

同样还是Ti CC2530的Zigbee模块。

背面则是温湿度传感器，电路甚是简单，就不多啰嗦什么了。

无线移动插座（计量）

再来看看此次拿到的Wulian智能套装中最后一个产品——无线移动插座。相比前两个红外转发器以及温湿度监测器产品，无线移动插座的质量就比较可靠，看来对于强电电源类的产品，各个厂家还是非常注重品质的。

无线移动插座上本身就带有一个电源接通关断的开关，非常人性化的设计。比如你人正在插座旁边想关闭电源的话不用再去繁琐的打开APP，执行关闭控制，随手一按即可。

拆开插座首先能看到插头孔上边的保护装置，可以防止小孩误触，考虑十分周全。

插座的Zigbee通信方案依旧是采用了Ti的CC2530，通过欧姆龙的5V继电器实现插座的导通关闭。

值得一提的是，无线移动插座带有电能计量芯片，采用了微芯的MCP3905A电能测量芯片，这是一款可以作为低成本电表解决方案的产品。看完拆解，我们大概可以得出整个智能家居套装的硬件系统，如下图所示。

从简单的使用到拆解，Wulian智能套装带给我们的不仅仅是科技改变生活的便利性，更是无线通讯技术的一次较量。在智能硬件崛起的今天，WiFi、BLE被视为两大超级载体支撑着智能硬件的无线通信传输，而Zigbee似乎已经处于“日若西山”，慢慢地走下坡路，然而，此次Wulian智能套装的体验、拆解让我们看到了Zigbee所迸发的潜力，在整个家居系统控制中，Zigbee很好的发挥了低成本、组网的优势，而CC2530+RFaxis RFX2401C的解决方案有效的增加了Zigbee的通讯距离，完美的释放了Zigbee技术的潜力，RFaxis的RFX2401C RF前端芯片通过集PA、LNA、收发器开关电路、匹配网络、谐波滤波器等功能，使电路设计变得非常简单，只需少量的外部电子元件便能轻松胜任，有这方面需求的工程师不妨多多关注。