智能家居中的網關按支持的協議來劃分可以分成藍牙網關、Zigbee網關、RS232/485網關、KNX/Modbus、RF射頻網關（433）和支持多種協議的多協議網關。

其中Zigbee 網關是一種基于 Zigbee無線通信技術的設備，主要用于連接和管理多個 Zigbee設備。Zigbee技術是基于IEEE802.15.4標準協議的一種近距離無線通信技術，具有功耗低、成本低、容量大、安全性高、抗干擾性能強等特點，被廣泛應用在工業監控、傳感器網絡、家庭控制、安全系統等領域。

本文討論了Zigbee網關的主控、操作系統、天線選擇思路，并通過東勝物聯DSGW-030，DSGW-210等Zigbee網關方案，來詳細的進行說明，希望能對伙伴們在對Zigbee網關的選型上有所幫助！后面的續篇也會對網關的硬件設計，網關性能測試、網關二次開發上的難點進行一一講解，希望讀者能從文章中收獲到 Zigbee 網關開發的相關知識，并作為 Zigbee 網關開發的一個參考。

Zigbee網關是Zigbee網絡的核心設備， 在智能家居系統中充當中樞控制器的角色，負責將各種設備連接到互聯網上，實現數據的傳輸和控制。Zigbee 網關具備多種功能，包括但不限于有線、無線的數據傳輸，支持 通過 TCP 、UDP 、MQTT 等協議上云，在云端可實現豐富的網絡管理功能。此外，它還能實 現 Zigbee 網絡與其他網絡之間的協議轉換和數據傳輸。

簡單來說，ZigBee 網關是家居智能化的心臟，通過它實現系統信息的采集、信息輸入、信息輸出、集中控制、遠程控制、聯動控制等功能，實現智能家居系統的高效運作和數據管理。隨著智能硬件的普及，網關已經可以逐漸變成一個功能模塊嵌入到其它智能硬件中，比如智能音箱、智能電視、智能中控屏、智能家電（凈飲機、冰箱等）。當然獨立的網關依然存在，依然是構成智能家居系統中的一個設備。

選擇合適的主控平臺

在進行主控平臺選擇時，我們具有較多的品牌及型號選擇，如 RK3328，NXPIMAX6U11， MT7620 ，我們可以根據自己傳輸數據流的大小及價格，針對 RAM，ROM，主頻及各參數來進行選擇。

大 RAM 的優點

在進行網關選擇時，我們可以盡量選用較大的 RAM 內存。較大的 RAM 有以下優點

• 快速數據訪問：RAM 是計算機中速的存儲器之一，設計目標就是提供高速的讀寫訪問能力， 以滿足計算機對數據的快速處理需求 。大容量 RAM 意味著更多的數據可以存儲在高速的 RAM 中，從而加快數據的讀寫速度。

• 臨時存儲：RAM 在計算機中扮演著臨時存儲器的角色。當計算機運行應用程序時， 它會將需要處理的數據和指令加載到 RAM 中，以便 CPU（處理器）能夠快速訪問和操作 這些數據。因此，更大的 RAM 容量意味著計算機可以處理更大的臨時數據集合，這在進行復雜計算或運行大型應用程序時尤為重要。

• 多任務處理：大容量 RAM 對于多任務處理至關重要。在操作系統中，當用戶同時運 行多個應用程序時，RAM 允許計算機在不同應用程序之間進行快速切換，確保每個應用程序都能獲得足夠的內存空間和計算資源，從而實現流暢的用戶體驗。

• 數據緩存：大容量 RAM 還可以用于頻繁訪問的數據的緩存，從而提高系統響應速度。

• 圖像處理：在圖形處理中，大容量 RAM 用于存儲圖像幀緩存、圖像濾波系數等，以加快圖像處理速度。

選擇網關RAM的大小是一個需要根據實際需求和預算進行權衡的過程。在選擇時，可以綜合考慮網絡數據量、處理任務的復雜度、緩存需求、未來擴展計劃、預算以及技術兼容性等因素。同時，也可以參考網關制造商的建議或規格說明，以確保選擇到合適的RAM大小。

大 ROM 的優點

大 ROM（只讀存儲器）的優點主要包括以下幾個方面：

• 穩定性高：ROM 中的數據是以螺旋狀的方式從內到外散開來的，因此即使讀取十萬次，數據也不會發生變化，具有的穩定性。

• 非易失性：ROM 是一種只能讀取而不能寫入信息的存儲設備，數據一旦被寫入就無法更改或刪除，因此具有很高的可靠性。

• 集成度高：ROM 的結構簡單，集成度高，使得生產成本降低。

• 速度快：ROM 的讀取速度非常快，使得計算機可以高效地訪問存儲的數據。

• 功耗小：ROM 的功耗相對較低，有利于節能和延長設備的使用壽命。

在選擇網關ROM（只讀存儲器）的大小時，需要綜合考慮多個因素。首先，需要了解網關將執行的功能和所需的操作系統、固件及應用程序的存儲空間。這包括操作系統本身的大小、必要的驅動程序以及任何預裝的應用程序。

其次，考慮網關的預期使用壽命和可能的固件或軟件更新。隨著技術的不斷發展，可能會有新的固件或軟件更新來增強網關的功能或修復潛在的安全問題。因此，需要為未來的更新預留足夠的空間。

另外，如果您計劃自定義網關的功能或開發特定的應用程序，這也需要額外的存儲空間。

最后，還需要考慮預算和硬件的兼容性。一般來說，ROM容量越大，成本可能會越高。因此，在預算范圍內選擇最合適的ROM大小是很重要的。同時，需要確保所選的ROM大小與網關的硬件平臺兼容。

綜上所述，選擇網關ROM的大小需要綜合考慮功能需求、預期更新、自定義開發、預算和硬件兼容性等因素。建議在了解這些需求的基礎上，參考網關制造商提供的建議或規格說明，選擇適當的ROM大小。請注意，具體的ROM大小選擇可能因不同的網關型號、應用場景和預算而異

主控更高主頻的優點

處理器更高主頻的優點：

• 更強的性能：主頻與 CPU 的運算速度直接相關，因此更高主頻的 CPU 能夠更快地完 成計算任務，提供更流暢的用戶體驗。這對于需要進行大量計算的專業應用、游戲等領域尤為重要。

• 提高計算機的響應速度：在操作計算機時，很多操作都需要等待計算機的響應，如打開軟件、復制粘貼文件等。更高主頻的 CPU 能夠更快地響應這些操作，使計算機更加流暢。

• 更高的處理數據能力：主頻可以理解為 CPU 處理數據的能力和速度。主頻越高，則意味著 CPU 處理數據的速度越快，效率越高。

選擇網關主控的主頻需要綜合考慮性能需求、功耗與散熱、兼容性與擴展性以及預算限制等因素。建議在選擇前了解不同主頻主控的性能表現和價格差異，并結合您的實際需求進行選擇。

DSGW-030 Zigbee智能網關，采用MTK7688 主控平臺，具有高性能，低成本，易于開發特點。DSGW-030 支持多種無線協議包括Zigbee 3.0，Bluetooth 5.2，Wi-Fi 2.4G。它支持從 Zigbee 3.0，BLE 終端設備獲取數據，并通過 Wi-Fi 2.4G 和以太網將其發送到云端。

DSGW-030 Zigbee智能網關‍

DSGW-210 邊緣計算網關，支持Zigbee，BLE, Z-Wave等多協議, 采用RK3328主控平臺，提供模塊化配置滿足各類開發所需，適用于住宅和商業場景的智能設備開發

DSGW-210 Zigbee邊緣計算網關‍

在選擇網關的操作系統時，可以根據自己的需求來進行選型。常見的操作系統類型有 Linux，Andriod ，RTOS ，Debian 等。分類型列出以下系統的優缺點。

Linux 系統

Linux 系統的優點：

• 開源：源代碼公開，用戶可以自由查看和修改系統的源代碼。

• 安全性：系統更加安全，提供了多層次的用戶權限管理和訪問控制。

• 穩定性：Linux 系統穩定可靠，常用于服務器領域，長時間運行不會出現崩潰。

• 免費或低成本：大多數 Linux發行版是免費的，可以節省計算機硬件和維護成本。

• 兼容性：Linux 與 UNIX 系統兼容，可以運行大量 UNIX 上的應用程序。

• 多用戶多任務：支持多用戶同時登錄，并且可以為每個用戶分配不同的任務和權限。

• 廣泛的硬件支持： 由于開源，有大量的硬件支持，包括驅動程序。

• 可定制性：用戶可以根據需要自定義系統，安裝必要的軟件包。

Linux 系統的缺點：

• 學習曲線：相對于 Windows 用戶可能需要一些時間來熟悉和學習如何使用 Linux命令行。

• 圖形界面：雖然圖形界面更易于使用，但有些任務可能需要通過命令行來完成。

• 技術支持： 由于 Linux 不是主流操作系統，因此在遇到問題時可能難以找到支。

• 界面不友好：相對于 Windows 較為個性化，用戶界面可能不如 Windows 直觀。

• 需要技術：一些用戶可能認為需要較高的技術知識來安裝和維護 Linux 系統。

Andriod 系統

Andriod 系統的優點：

• 多樣性的設備適配性：Android 系統適配了眾多品牌、型號的移動設備，包括手機、平板電腦、電視、手表等，提供了豐富的產品選擇。

• 開放的生態系統：Android 系統采用開源模式，允許自由訪問、修改和定制操作系統，促進了技術創新和靈活性。

• 豐富的應用生態系統：Android 系統擁有龐大的應用生態系統，包括 Google Play 應用商店和其他第三方應用市場，提供了海量的應用供用戶下載和使用。

• 強大的開發工具和支持：Android 系統提供了豐富的開發工具和支持，如 Android Studio 開發環境、Java 編程語言等，幫助高效地進行應用開發和測試。

• 廣泛的用戶基礎：Android 系統在范圍內擁有廣泛的用戶基礎，為應用提供了巨大的市場機會。

• ：Android 系統在范圍內的超過 85%，是投放市場的平臺。

• 支持多種開發語言和框架：Android 系統支持多種編程語言和開發框架，如Java、Kotlin等，方便根據自身技術背景選擇。

Andriod 系統的缺點：

• 安全性問題： 由于 Android 系統的開源性質，它可能成為惡意軟件和病毒的目標。盡管有安全措施，但安全風險仍然存在。

• 性能問題：Android 系統的性能可能因設備多樣性和高度模塊化而受到影響，導致運行效率不高、卡頓或延遲現象。

• 碎片化問題： 由于各品牌廠商對 Android 系統的定制和修改，導致不同設備上的系統版本和界面存在差異，增加了的適配難度和用戶的體驗不一致性。

• 隱私泄露風險：盡管 Android 系統提供了一些隱私設置選項，但用戶仍需關注隱私泄露問題，應用程序可能會收集敏感信息。

• 應用質量參差不齊：盡管有優質的應用程序，但 Android 平臺上也存在大量質量低劣的應用程序，可能影響用戶體驗。

   

RTOS 系統

RTOS 系統的優點：

• 實時性：RTOS 具有快速響應外部事件的能力，確保系統能夠在確定的時間內對外部事件作出反應，適合需要實時控制的場景。

• 可靠性：通過優先級調度和資源管理，RTOS 減少了任務沖突和資源爭用的可能性，提高了系統的穩定性。

• 可預測性：RTOS   的任務調度和時間管理使得任務執行時間可預測，便于系統設計和優化。

• 多任務支持：RTOS 能夠同時管理多個任務，提高了系統的并發處理能力。

• 易于維護和擴展：RTOS 提供了豐富的 API 和組件，使得系統開發和維護更加便捷。

• 模塊化設計：RTOS 鼓勵將軟件功能創建為獨立的、驗證過的任務，其獨立性使得在其它設計中重用這些模塊變得很簡單。

RTOS 系統的缺點：

• 復雜性：相對于裸機編程，RTOS 的引入增加了系統的復雜性，需要更多的學習和理解。

• 資源占用：RTOS 本身需要占用一定的系統資源，包括內存和處理器時間，對于資源受限的嵌入式系統來說，這是一個需要考慮的因素。

• 開發成本：使用 RTOS 進行開發可能需要購買商業許可證或支付相關的開發費用，增加了開發成本。

• 調試難度：由于 RTOS 的并發性和實時性特點，調試 RTOS 系統可能比裸機編程更加困難。

Debian 系統

④   Debian 系統的優點：

• 穩定性：Debian 的穩定版注重系統的穩定性和安全性，適用于生產環境和服務器等關鍵應用場景。

• 安全性：Debian 擁有強大的安全機制，包括自帶的防火墻和 SELinux 系統安全模塊，能有效保護系統安全，減少攻擊和漏洞的風險。

• 更新及時：Debian 擁有強大的軟件更新系統，能快速更新軟件包和內核，保證系統的安全性和穩定性。

• 免費開源：Debian 是免費的開源軟件，用戶可以自由分發、使用和修改。

• 軟件包豐富：Debian 軟件倉庫擁有豐富的軟件包，可以滿足各種應用場景的需求，同時還支持源碼編譯安裝。

• 易于維護：Debian 采用 APT 包管理系統，方便用戶安裝、升級和刪除軟件包，簡化了系統維護和管理的工作。

• 多架構支持：Debian 支持多種處理器架構，包括 x86、AMD64、ARM 等，可以在各種設備上運行。

Debian 系統的缺點：

• 版本更新緩慢：雖然 Debian 的穩定性得到了廣泛認可，但其版本更新速度相對較慢，因為發行版本需要經過嚴格的測試和審查。

• 用戶不友好：在某些方面，Debian 可能不如其他 Linux 發行版那么用戶友好，特別是在初次安裝和配置時。

• 社區驅動響應不及時：Debian 的開發和維護由龐大的志愿者社區負責，雖然這保證了系統的自由和開放性，但也可能導致在某些情況下，支持和響應不夠及時。

東勝物聯智能可編程網關是為企業級物聯網量身定制的硬件解決方案，通過提供成熟且完整的硬件平臺，支持各種操作系統，包括但不限于Linux, Andriod, RTOS, Debian, OpenWrt等，客戶能夠輕松移植或自主開發應用程序，或基于開源SDK進行底層固件修改與二次開發，極大地簡化了企業在物聯網產品和解決方案開發過程中的復雜性，助力客戶以更高效的速度實現技術創新和產品落地。

智能網關二次開發                        智能網關定制‍‍

根據通信距離選擇網關的外觀及尺寸

我們在進 Zigbee 的網關選型的時候，Zigbee 的通信距離也是我們選型的主要考慮項。如果我們希望 Zigbee 的通信足夠遠，那我們該如何進行選擇呢？

從天線的類型選擇合適的 Zigbee 網關

Zigbee 網關常用的天線形式有很多，在天線已經調至的情況下，通常對其輻射性能做以下排序：外置玻璃鋼天線＞外置棒狀天線＞內置 FPC 天線＞板載天線＞陶瓷天線。

從天線的尺寸選擇合適的 Zigbee 網關

在天線調試到狀態來說，越大的天線尺寸和凈空面積，意味著更好的天線性能。

示例 1. 以以下兩顆天線為例。

ANT（左）的長度為 208mm，2440Mhz 效率 60%，增益 3dBi

ANT（右）的長度為 116mm。2440Mhz 效率 45%，增益 1dBi

（ANT 左）                （ANT 右）

示例 2. 以 PSA 的陶瓷天線 RFANT3216120A5T 為例，若凈空面積小于以下凈空需求，則天線效率會低于預期

從傳導參數選擇合適的 Zigbee 網關

為了提高傳輸距離，我們在芯片選擇和軟件設置時，可以通過關注以下板級參數來進行選型 以 EFR32MG21 為例，我們可以選擇大功率，高靈敏度的芯片，同時若網關的傳輸數據量需求較小，我們可在軟件中設置，選擇較低傳輸速率的模式來保證通信距離。

(1)    功 率 有 10dBm 及 20dBm 的 版 本 選 擇 ， 20dBm 的 通 信 距 離 遠 遠 大 于 10dBm 。

(2)    低速率的模式靈敏度更高

總結

在本文中，我們詳細探討了Zigbee智能網關的多個關鍵組件，包括主控選擇、操作系統的應用及天線設計的多樣化。通過比較不同的硬件如EFM32MG21和MTK7688，以及各種操作系統如Android、RTOS、Debian、Linux等，我們展示了如何根據項目需求選擇最合適的技術和配置。此外，我們還分析了不同天線參數如頻率、增益和尺寸如何影響通信效率和范圍。

選擇正確的硬件平臺和軟件環境是確保網關性能和可靠性的關鍵。同時，合適的天線設計可以大大增加系統的覆蓋范圍和信號質量。因此，在設計和實施階段需要綜合考慮這些因素，確保最終產品能夠滿足預期的性能標準和用戶需求。

最后，隨著技術的不斷進步和市場需求的變化，Zigbee智能網關的開發也應持續追蹤的技術趨勢和行業標準，以保持競爭力和創新性。希望本指南能為您提供有價值的信息和靈感，助力您在智能網關開發的道路上取得成功。同時，東勝物聯提供智能可編程Zigbee網關，專為企業級物聯網設計，提供成熟的硬件平臺和開源SDK，支持應用程序的輕松移植或二次開發，簡化了物聯網產品開發的復雜性。東勝科技的ODM服務還支持根據客戶需求定制網關產品的外觀和功能，確保滿足項目需求。

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