原标题：基于 NXP JN5189 的 ZigBee3.0 智能家居开关面板方案

　　过去几年，智能家居设备爆炸式增长。曾经被称为“家庭自动化”并仍被称为“物联网”的东西现在已经变成了一个更友好的类别，我们称之为智能家居。我们有几乎所有的供暖，照明，照相机，传感器，以及每周都会出现的新设备，将您的家搬到一个连通的未来。

　　在过去的几年里，我们已经从一个断开连接的系统转变为一个拥有新兴中心的世界，像亚马逊 Echo 和 Google Home 这样的大型设备作为将所有连接服务连接在一起的枢纽，以及 Apple 等新兴平台 HomeKit 和三星 SmartThings。那么 ZigBee 在智能家居这个勇敢的新世界中扮演什么角色？智能家居，智能家居背后的全部理念是让一切都与所有事物保持联系，让您在设备保持通知的同时随时了解情况。这可能是您的照明与您的安全摄像头对话，或者您的智能咖啡机在您起床时打开。物联网可能是一个相当无用的术语，但实际上，这就是正在发生的事情，一切都是连通的，这意味着信息可以共享，你的生活可以被控制而无需单独访问每件事物。

　　如果从广义的建筑来看，智能家居设备主要应用在智能建筑之中。智能建筑行业发展潜力极大，被认为是我国经济发展中一个非常重要的产业，其产业带动作用更是不容小觑。据统计，美国智能建筑占新建建筑的比例为 70%，日本为 60%。2015 年，我国智能建筑占新建建筑的比例在 30% 左右。我国智能建筑起步于 1990 年，比美国晚了 6 年，比日本晚 4 年，通过对比美国和日本智能建筑的发展历程，预计未来我国智能建筑在新建建筑中的比例仍将保持每年 3 个百分点左右的提升速度，到 2021 年，我国智能建筑在新建建筑中的比列有望达到 57% 左右。从狭义的智能家居设备应用来看，主要集中在商品住宅市场，其中别墅及高档公寓的应用比例处于较高的水平。如果从每年房屋竣工面积来看，我国 2016-2021 年新建商品住宅智能家居设备行业市场规模预测如下表所示。

　　大联大世平集团，针对目前智能家居市场，推出基于 NXP JN5189 ZigBee 智能开关面板方案，该方案具有能够配合 APP 自定义动作功能、自由操控其他产品、指示灯反馈的功能，具有符合 ZigBee 3.0 规范、和其他厂商产品互联互通、低功耗、传输距离远、自组网自愈、底层稳定、成本低、开发周期短的特性，在市场上具有低功耗低成本的优势。

　　NXP JN5189 外围电路简单，仅需晶振和少量电容即可搭建最小系统，内部balun单射频输出口的设计和高达 10 dB 发射功率节省了射频电路设计和外部 PA 的成本。

　　方案硬件设计架构：

　　主平台的选择

　　本 ZigBee 开关面板应用方案的主平台采用的是NXP JN5189，具有高性能，低成本，易于开发特点，采用此平台的原因是

　　① Cortex M4 内核，功耗低，运行稳定。

　　② 发射功率最大 +10 dBm，传输距离远。

　　③ 射频电路和内部电路全面优化，接收功耗较前代降低一半。

　　④ 工作电压幅度大，延长电池使用时间。

　　⑤ 稳定的 NXP ZigBee 3.0 协议栈，完整的应用层软件 Demo，缩短客户开发周期。

　　⑥ 使用 NXP 提供的免费 IDE MCUXpresso 进行软件开发，安全高效。

　　⑦ 芯片价格较同类产品有优势。

　　          2. 方案原理图设计:

　　             JN5189 最小系统：无特殊元器件，成本低。

　　大联大世平集团 ATU 实验室拥有网络分析仪等高端射频测试仪器，提供完善的射频设计技术支持。

　　     3. 下载调试电路：

　　① 通过FT230XS实现USB to UART。支持对JN5189下载程序，支持串口打印调试。

　　② 通过 LPC11U35 仿真调试电路，支持通过 SWD 对 JN5189 下载程序，并进行仿真调试。

　　      4. 外设电路：

　　由 QSPI Flash，LEDs，Buttons组成。

　　     5. 方案 Layout 设计：

　　① 底板

② 模组

　　方案软件设计架构：

　　方案的软件架构是 APL Layer + Network Layer + MAC Layer + PHY Layer 的形式，NXP 提供了完整的APL Layer 示例软件，用户只需对 APL Layer 进行少量修改，即可实现自己的功能。

　　其特点有：

　　模块化代码架构，易于理解。

　　提供丰富的 API 函数，使用简单。

　　用户无需关心底层问题。

　　1.  NXP 软件架构：

　　       2. 开发环境：

　　NXP JN5189 使用 NXP 提供的免费 IDE MCUXpresso 作为基础开发环境，MCUXpresso 是一款基于开源开发平台 Eclipse 进行定制优化的方便易用的IDE，受到众多 NXP 芯片开发者的好评。

　　MCUXpresso 可以从 NXP 官网下载：https://www.nxp.com/design/software/development-software/mcuxpresso-software-and-tools/mcuxpresso-integrated-development-environment-ide:MCUXpresso-IDE

　　       3. 硬件测试工具 CMET Tool：

　　NXP 提供了 Customer Module Evaluation Tool（CMET），可以对射频性能进行完整的测试，及时调整射频参数以达到更好的射频效果，此外还能进行低功耗电流的测量，检查其他硬件问题。

　　CMET提供了 14 种测试模式：

　　① 发射功率测试（正弦波模式）（Transmit Power Test（CW Mode））

　　② 发射功率测试（调制波模式）（Transmit Power Test（Modulated Mode））

　　③ 接收测试（Receive Test）

　　④ 晶振频率测试（Oscillator Frequency Test）

　　⑤ 电流测试（Current Measurement Tests）

　　⑥ 射频功率测量（RF Power Measurement）

　　⑦ 触发包测试（Trigger Packet Test）

　　⑧ 接收包测试（Receive Packets Test）

　　⑨ 发送包测试（Transmit Packets Test）

　　⑩ 误包率测试（Connectionless Packet Error Rate Test）

　　? 干净信道评估（Clear Channel Assesment Test）

　　? 链路质量指示（Link Quality Indicator（LQI））

　　? 周转测试（Turnaround Tests）

　　? NFC 标签测试（NTAG Tests）

　　连接云平台：

　　ZigBee 智能开关方案能连接到大联大世平自研云平台 -- 大树云

　　通过 MQTT 网络通讯协议连接到大树云服务器。

　　APP 界面：

　　ZigBee 智能开关面板能使用大联大世平智能家居 APP 进行控制，能够自定义按键动作指向的控制功能。

　　比如，我可以在 APP 上指定单击这个动作能够控制房间的灯泡亮灭，也可以指定双击这个动作能够控制窗帘的拉开关上等。

　　大联大世平集团智能家居 APP 界面 1：

　　 大联大世平集团智能家居 APP 界面 2：

　　大联大世平集团智能家居 APP – 开关面板设备日志：

场景应用图

展示板照片

方案方块图

核心技术优势

　　NXP JN5189 的优势：

　　1. 前代产品 JN5169 已经被广泛应用于各种智能家居产品方案。

　　2. 前代产品 JN5169 是 ZigBee 产品选择的主流平台，市场占有率高。

　　3. 采用 Cortex-M4 内核，相比前代 JN5169 的 RISC 内核有了明显的性能提升。片内 RAM 扩大，片内 FLASH 扩大，RX 电流降低，TX 电流降低不明显，但是还是有一定的优化。

　　4. 射频电路升级，抗 WiFi 干扰能力更强。

　　方案的优势：

　　1. 性价比：较同类产品高

　　2. 成熟度：高

　　3. 传输技术：ZigBee 3.0

　　4. 体积小

　　5. 安全：采用 AES-128 加密算法，保障通讯安全

　　6. 硬件支持：大联大世平 ATU 提供硬件原理图及技术支持

　　7. 软件支持：大联大世平 ATU 提供软件 Sample Code 及技术支持

　　8. APP 支持：提供大联大世平 ATU 智能家居 APP

　　9. 云服务：大联大世平 ATU 大树云免费连接

　　方案规格

　　1. 处理器：Cortex-M4

　　2. 储存器：片内 FLASH

　　3. 频率：MCU 主频 48 MHz，无线频段 2.4 GHz

　　4. 无线传输技术规格：IEEE802.15.4

　　5. 传输距离：200 m（MAX）

　　6. 接收灵敏度：-100 dBm

　　7. 工作温度：-40 ℃ ～ 125 ℃

　　8. 支持系统：FreeRTOS

　　9. 连接云平台：大联大世平 ATU 大树云

　　10. 功耗：发射电流 20.3 mA（+10 dbm），接收电流 4.3 mA，睡眠电流 350 nA

　　11. 尺寸：114.7 × 59.3 mm

　　12. EMI：FCC part 15C pass

　　13. 标准认证：协助通过 ZigBee 3.0 认证