智慧門鈴系統 當有人按門鈴時，Web Camera會拍照 傳送附帶照片的e-mail NFC刷卡自動開門 即時數據更新 Web Camera 偵測溫溼度 即時遠端控制 控制電燈 控制電扇 控制大門開啟 即時遠端保全 當保全系統啟動時，偵測到大門或窗戶被打開 會即時發出警報並且寄送e-mail通知

1. 104年韌體工程師人才養成班
專案組員：蘇0勳、林0彥、宋0，邱0明
2015/2/13

2. Outline
• 智慧家庭情境簡介
• 智慧家庭功能簡介
• 系統架構
• RF通訊架構介紹
• 結語

3. 智慧家庭情境簡介

4. 智慧家庭情境

5. 智慧家庭功能實現

6. 智慧家庭功能實現
智慧門鈴系統
• 當有人按門鈴時，Web Camera會拍照
• 傳送附帶照片的e-mail
• NFC刷卡自動開門
即時數據更新
• Web Camera
• 偵測溫溼度
即時遠端控制
• 控制電燈
• 控制電扇
• 控制大門開啟
即時遠端保全
• 當保全系統啟動時，偵測到大門或窗戶被打開
• 會即時發出警報並且寄送e-mail通知

7. Web interface
即時
遠端控制
即時
數劇更新
即時監視
大門和窗戶
遠端控制
大門開關
保全系統
開關
Web Carmera

8. 系統架構

9. 硬體架構
無線模組 +艾鍗I/O板 + Raspberry pi B+
(cc2500)
LANUART
relay
WiFi
電子鎖
溫濕度 Sensor
USB
PIC18F46J50 + cc2500
PIC18F46J50 + cc2500
PIC18F46J50 + cc2500

10. 軟體架構 -智慧門鈴系統
NFC_Check
NFC (pn-532)
IT Ring Door
(Main function)
HTTP server (Tornado)
UART
RF(CC2500)
Web UI
Camera
User
Space
Device
Driver
Hardware
Data Collection
(Python)
SPI
Libnfc
SMTP MJPEG
PIC(CC2500)
GPIO USB
Door button
Door Lock
E-mail
with
photo

11. 軟體架構 – 即時數劇更新
NFC_Check
NFC (pn-532)
IT Ring Door
(Main function)
HTTP server (Tornado)
UART
RF(CC2500)
Web UI
Camera
User
Space
Hardware
Data Collection
(Python)
SPI
Libnfc
SMTP MJPEG
PIC(CC2500)
GPIO USB
Door button
Door LockData
Device
Driver

12. 軟體架構 – 即時遠端控制
NFC_Check
NFC (pn-532)
IT Ring Door
(Main function)
HTTP server (Tornado)
UART
RF(CC2500)
Web UI
Camera
User
Space
Hardware
Data Collection
(Python)
SPI
Libnfc
SMTP MJPEG
PIC(CC2500)
GPIO USB
Door button
Door Lock
Command
Command
Device
Driver

13. 軟體架構 - NFC
NFC_Check
NFC (pn-532)
IT Ring Door
(Main function)
HTTP server (Tornado)
UART
RF(CC2500)
Web UI
Camera
User
Space
Hardware
Data Collection
(Python)
SPI
Libnfc
SMTP MJPEG
PIC(CC2500)
GPIO USB
Door button
Door Lock
NFC UID
Check ok
Device
Driver

14. PIC 功能方塊圖
UART1 I/O UART2
CCP1 Micro chip PIC18F46J50 SPI
USB I2C ADC RTCC I/O CCP2
Si7020
CC2500
Power
LED
Relay
IR
Button
七段顯示器
PL2303
UART TO USB
Bluetooth
VR

15. 技術簡介 – CC2500
• 2.4GHz RF (射頻) 收發器
• 工作電壓：1.8~3.6V (建議3.3V)
• 頻率範圍：2400~2483.5 MHz
• 資料傳輸率：最高500kbps
• 輸出功率：可達+1dBm
• 可視直線通信距離：50 ~ 100米
• 耗電量極低：
– TX mode : 在0dBm 為21.2mA
– RX mode : 在250kbps 為13.3mA
• 獨立的64位元組RX和TX資料FIFO
• SPI控制介面

16. 2.4G RF 無線通訊架構

17. 智慧家庭實現
-無線聯網方式
• Bluetooth
• 3G/4G直接上網
• WiFi直接上網

18. RF通訊 – 採用星狀網路

19. • 每個通訊裝置都有不同的識別 ID
• 無線通訊的連線需要分辨發送端（SID）、接收端（TID）
• 拓樸架構相同的網路需不同的群組（GID）識別
2.4G RF 無線通訊
– 封包設計
TID SID GID TP PAYLOAD
1: RESET
2: GET
3: SET
4: REPLY
5: ACK
TID : Target ID
SID : Source ID
GID: Group ID
TP : Type command

20. 無線通訊的控制封包
1 8 7 3 1
1 8 7 3 1
燈具 ID 主機 ID 群組 ID SET ONMaster 送出開燈具的封包
8 1 7 5 1
主機 ID 燈具 ID 群組 ID ACK ON
Slave 回傳 ACK 封包

21. RF通訊 – Polling 機制
最多polling 三次，超過三次，
就換下一個Device

22. RF通訊 -
當有三個裝置不存在時

23. RF網路 :
三個不存在裝置無效polling>五個存在有效裝置polling

24. RF網路-初始化機制 :
將連續三次無回應裝置列入排除候選清單
3,7,8
3,7,8
3,7,8
3,4,7,8
3,7,8
2,3,7,8
:
FailNode
ID:1
ID:2
ID:3
ID:4
ID:5
ID:6
ID:7ID:8

25. RF網路-初始化機制 :
利用排除候選清單，產生Block Node
3,7,8
3,7,8
3,7,8
3,4,7,8
3,7,8
2,3,7,8
:
FailNode
收集前 30筆
資訊
3,7,8
BlockNode
ID:1
ID:2
ID:3
ID:4
ID:5
ID:6
ID:7ID:8

26. RF網路-WebUI呈現
進入Block Node的裝
置，會以灰色UI呈現。

27. RF通訊-網路監控機制
Reply(1)
Reply(2)
Reply(5)
Reply(6)
Loop end
:
:
Monitor List
ID:1
ID:2
ID:3
ID:4
ID:5ID:6
ID:7
ID:8

28. RF通訊-網路裝置監控
及時統計Monitor List，
當裝置回傳次數少於
30%，會以紅框提醒使
用者

29. 保全系統
• 保全開啟前，須將門窗關上，才能將保全系統啟動。
• 保全啟動時，當門窗有異常時，會啟動告警系統嚇阻
盜匪，亦會發送Email訊息告知屋主。
• 保全系統啟動後，無法使用遠端開門。

30. 保全系統

31. 門鈴系統 – 即時影像傳遞
即時影像
Email傳遞

32. 門鈴系統 – 遠端開門

33. NFC技術簡介
• NFC (Near Field Communication,近距離無線通
訊)是一種極短距離的無線射頻識別通訊協定技術
標準。
• 主要由PHILIPS、NOKIA與SONY共同研發，原理
是使用單一晶片，結合感應讀卡器、感應式卡片，
利用點對點功能，在20公分距離內以13.56MHz
頻率範圍運作

34. NFC辨識技術三大模式
卡模式(Card Emulation)
點對點模式(P2P mode) 讀取器模式(Reader/Writer mode)

35. 常見NFC Tag
• ISO/IEC 14443 Type A
– NXP MIFARE series
– IBM JCOP
– NOKIA MIFARE
• ISO/IEC 14443 Type B
• Sony Felica

36. 結語
• 未來台灣老人結構會逐漸變多，智慧家庭應用蓄
勢看漲，而相關產業也會帶動發展，本專題平台
還可擴充的功能有:
– 語音通話
– APP
– 居家老人看護
– 防火偵測
– 健康追蹤

37. Thank
You
for
Your
Attention