【正文】 al _ start _ system ()執(zhí)行操作函數(shù)OSAL . cosalInitTasks ()初始化系統(tǒng)任務(wù)SampleApp . cSampleApp _ Init ()用戶創(chuàng)建的任務(wù)OSAL _ SampleApp . cEvents = tasksEvent [ idx ]SampleApp . cSampleApp _ ProcessEvent ()用戶應(yīng)用事件處理函數(shù) 圖 ZStack 協(xié)議棧體系架構(gòu)示意圖 ① ZStack 軟件架構(gòu) ZStack 協(xié)議棧首先從 main()函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行， main()位于 文件中。 //初始化操作系統(tǒng) …… osal_start_system()。在 文件中osal_init_system()函數(shù)主要內(nèi)容： uint8 osal_init_system( void ) { …… osalInitTasks()。 //用戶應(yīng)用任務(wù)初始化 } ③ 執(zhí)行操作系統(tǒng) 在 main()函數(shù)中的另一重點(diǎn)就是 osal_start_system()執(zhí)行操作系統(tǒng)函數(shù)。函數(shù)中包括：掃描事件設(shè)置標(biāo)志位，輪詢定時(shí)器和串口，準(zhǔn)備任務(wù)，在臨界區(qū)中提取、處理、清除、保存事件，使系統(tǒng)休眠。 //使進(jìn)程 /系統(tǒng)休眠 } 程序中重點(diǎn)是 events=tasksEvents[idx]。在 osalInitTasks()任務(wù)初始化函數(shù)中，包含用戶應(yīng)用系統(tǒng)初始化函數(shù) SampleApp_Init()， 由此進(jìn)入由用戶創(chuàng)建的任務(wù)。 //串口初始化 MT_UartRegisterTaskID(task_id)。 //點(diǎn)播 = SAMPLEAPP_ENDPOINT。SampleApp_TaskID。 //延時(shí)策略 …… } ⑤ 用戶應(yīng)用任務(wù)的事件處理函數(shù) SampleApp_ProcessEvent() 通用應(yīng)用程序任務(wù)事件處理器。同時(shí)完成對(duì)協(xié)調(diào)器、終端的設(shè)置 SampleApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt)。 osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID, SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT, 10000 )。如果協(xié)調(diào) 器新建網(wǎng)絡(luò)成功，允許協(xié)調(diào)器設(shè)定為綁定。當(dāng)請(qǐng)求得到協(xié)調(diào)器確認(rèn)后，終端設(shè)備會(huì)將自己的地址發(fā)給協(xié)調(diào)器，并自動(dòng)與協(xié)調(diào)器建立綁定。在文件 中主要有以下幾部分工作： ： define Ds18b20IO P0_7； ： void Ds18b20Delay(unsigned int k) { while (k) { asm(NOP)。= 0x7f； DS18B20； ： //溫度讀取函數(shù) 帶 1 位小數(shù)位 unsigned int floatReadDs18B20(void) { unsigned char V1,V2。 Ds18b20Write(0xcc)。 //跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 Ds18b20Write(0xbe)。 fValue = temp*。 //注冊(cè)串口任務(wù)； POSELamp。 temp = floatReadDs18B20()。.39。SampleApp_epDesc, SAMPLEAPP_P2P_CLUSTERID, 4, str, amp。 if ( AF_DataRequest( amp。 str[1] = temp%100/10+48。 //DS18B20 的 I/O 口初始化 …… } ③ 讀取溫度數(shù)據(jù) 在文件 中有 SampleApp_Send_P2P_Message()函數(shù)負(fù)責(zé)溫度的讀取和傳輸： void SampleApp_Send_P2P_Message( void ) { char str[4]。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22頁(yè) } ② 初始化串口和溫度傳感器引腳 在文件 中的 SampleApp_Init()處寫(xiě)入語(yǔ)句： Void SampleApp_Init(uint8 task_id) { …… MT_UartInit()。 //低位 V2 = Ds18b20Read()。 // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 Ds18b20Initial()。 //定義溫度緩沖寄存器 float fValue。） } } ： P0DIR amp。終端設(shè)備流程圖如圖 所示。協(xié)調(diào)器程序流程圖如圖 所示。 ① 啟動(dòng)過(guò)程分析 無(wú)論是協(xié)調(diào)器還是終端設(shè)備，啟動(dòng)過(guò)程和網(wǎng)絡(luò)初始化的步驟都是一樣的，只是配置文件在編譯時(shí)會(huì)根據(jù)設(shè)備的不同類型而有所區(qū)別。 } …… if ( events amp。 SampleApp_ProcessEvent()函數(shù)主要負(fù)責(zé)接收系統(tǒng)消息中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19頁(yè) 并對(duì)消息進(jìn)行處理，在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)完成對(duì) 協(xié)調(diào)器和終端設(shè)備的設(shè)置，周期性發(fā)送消息，返回未處理事件，處理周期性事件。SampleApp_SimpleDesc。//發(fā)給協(xié)調(diào)器 //定義本設(shè)備用來(lái)通信的 APS 層端點(diǎn)描述符 = SAMPLEAPP_ENDPOINT。= 0x7f。在 文件中， SampleApp_Init()函數(shù)主要內(nèi)容如下： void SampleApp_Init( uint8 task_id ) { SampleApp_TaskID = task_id。 taskID 把任務(wù)聯(lián)系起來(lái)一一對(duì)應(yīng)，數(shù)組中事件的順序必須與任務(wù)初始化函數(shù)中的順序相同，以達(dá)到初始化和調(diào)用的目的。 //提取需要處理的任務(wù)中的事件 …… events = (tasksArr[idx])( idx, events )。 此函數(shù)將所有的任務(wù)事件和調(diào)用task_event_processor()事件的任務(wù)功能，如果沒(méi)有事件（任務(wù)），這一功能使處理器進(jìn)入睡眠狀態(tài)。 osalInitTasks()函數(shù)中主要進(jìn)行了內(nèi)存的分配、設(shè)置內(nèi)存空間單元 、按照任務(wù)優(yōu)先級(jí)由高向低（高優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng) taskID 值?。┻M(jìn)行任務(wù)初始化 3 件事，而對(duì)用戶應(yīng)用的初始化是關(guān)鍵。該函數(shù)在初始化任務(wù)系統(tǒng)中創(chuàng)建任務(wù)表中定義任務(wù) ()。 但是 main()函數(shù)最主要做 兩 件事： 一是系統(tǒng)初始化， 二 是開(kāi)始執(zhí)行操作系統(tǒng)， 如圖 所示。 ZStack 體系架構(gòu)及工作流程 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16頁(yè) ZStack 協(xié)議棧是由 TI 公司在 2021 年 4 月推出的 Zigbee 無(wú)線通訊協(xié)議，是一種半開(kāi)源式的協(xié)議棧，很多關(guān)鍵代碼都是以庫(kù)文件的形式 給出的，歷經(jīng)多年發(fā)展，功能不斷完善 。 IAR 由嵌入式 C/C++優(yōu)化編譯器和調(diào)試器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，狀態(tài)機(jī)建模工具，硬件仿真器組成，是一套完整的集成開(kāi)發(fā)工具集合， 包含 嵌入式系統(tǒng) 設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試的每一個(gè)階段 。 DS18B20 有效工作電壓 之間，測(cè)溫范圍在 55℃ +125℃ （測(cè)溫誤差 1℃ ）之間，單線接口方式，無(wú)需任何外圍元件。 ② 應(yīng)用范圍 CC2530 廣泛應(yīng)用于 RF4CE 搖桿控制系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、工業(yè)控制和監(jiān)控、電子消費(fèi)、醫(yī)療保健等領(lǐng)域。 ① 特性描述 CC2530 具有強(qiáng)大的無(wú)線前端：采用 標(biāo)準(zhǔn) RF 發(fā)射器，可編程輸出功率為 +，總體無(wú)線連接 102dbm， 6*6mm 的 QFN40 封裝。 圖 仿真器實(shí)物圖 CC2530 概述 CC2530 芯片是由 TI 公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一款支持 標(biāo)準(zhǔn) /ZigBee/ZigBee RF4CE 的新一代 SOC 芯片，是 真正 的片上系統(tǒng)解決方案。終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)如圖 所示。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的功能是將計(jì)算機(jī)發(fā)送的指令發(fā)送給終端節(jié)點(diǎn)，再接收終端節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的的數(shù)據(jù)信息，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)顯示。底板尺寸 5*5cm，核心板尺寸 *； ②采用底板加核心板的設(shè)計(jì)，便于更換模塊或板載天線模塊； ③板上接口資源豐富，傳感器即插即用； ④板載 USB轉(zhuǎn)串口電路，方便筆記本以及沒(méi)有串口的電腦用戶； ⑤傳輸距離遠(yuǎn)； ⑥具備 USB高速下載功能，支持 IAR 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境； ZigBee 開(kāi)發(fā)套件節(jié)點(diǎn)底板實(shí)物圖，如圖 。 由于 ZigBee 的特點(diǎn)是低功耗，因此本設(shè)計(jì)中 為使 節(jié)點(diǎn) 滿足低功耗要求，終端節(jié)點(diǎn) 還能進(jìn)入休眠模式， 采用定時(shí)器喚醒模式每 10 秒喚醒一次， 以最大限度的降低功耗。 本文中所設(shè)計(jì)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的模式，可以理解為簡(jiǎn)化的星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，由一個(gè)協(xié)調(diào)器和一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)組成。 ③ 響應(yīng)（ Response） ：響應(yīng)原語(yǔ)由 N+1 實(shí)體向 N實(shí)體傳遞，用來(lái)響應(yīng)上一個(gè) 指示原語(yǔ) 。因此，層與層之間的信息交互通過(guò)服務(wù)“原語(yǔ)”的操作實(shí)現(xiàn)，“原語(yǔ)”分為 4 種類型，分別是請(qǐng)求（ Request）、指示（ Indication）、響應(yīng)（ Response）和證實(shí)（ conform）。 綁定 通過(guò)使用 ClusterI 使 不同 的 節(jié)點(diǎn)上的獨(dú)立端點(diǎn) 之間能夠 建立一個(gè)邏輯上的連接的特殊操作被稱為綁定。 ④ 端點(diǎn) 端點(diǎn)是協(xié)議棧應(yīng)用層的入口，是 為 實(shí)現(xiàn) 一個(gè)設(shè)備描述而定義的一組群集。在 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中，子節(jié)點(diǎn)大部分時(shí)間通常都處于休眠工作狀態(tài)，但需要周期性醒來(lái)確認(rèn)自己仍處于網(wǎng)絡(luò)中，并可在 15ms 的延時(shí)后轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸模式，提取數(shù)據(jù)。為最大限度的節(jié)約能源消耗，信標(biāo)模式可以使所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備同步工作和同步休眠；而在非信標(biāo)模式下，協(xié)調(diào)器和路由器必須長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀態(tài)，只允許終端設(shè)備周期性進(jìn)入休眠模式。 星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò) 樹(shù)型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器 路由器 終端設(shè)備 圖 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ① 星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò) 星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)是最簡(jiǎn)單的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一個(gè)協(xié)調(diào)器和 一個(gè)或 多個(gè)終端設(shè)備組成，只存在協(xié)調(diào)器與終端設(shè)備的通信， 而沒(méi)有路由節(jié)點(diǎn)的參與， 終端設(shè)備之間 的相互通訊 必須通過(guò)協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ZigBee 支持 3種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括：星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)、樹(shù)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。 ② 路由器 在樹(shù)形和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，需要有路由器節(jié)點(diǎn)的加入，它是網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離延伸的必 要部分。 ① 協(xié)調(diào)器 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫问娇梢远喾N多樣，但是每個(gè) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中有且只有一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。 應(yīng)用 程序框架（ AF）其本質(zhì)就是各個(gè)制造 商 所 自定義的應(yīng)用對(duì)象， 并提供 鍵值對(duì) (KVP)服務(wù)和報(bào)文 (MSG)服務(wù)以滿足應(yīng)用對(duì)象的數(shù)據(jù)傳輸 ， 用戶自定義應(yīng)用對(duì)象必須 遵循在端點(diǎn)1240 上 運(yùn)行的 規(guī)范（ profile） 原則。 應(yīng)用支持層（ APS）具有管理綁定表、在綁定設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)的功能。網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)和接口圖如圖 。 網(wǎng)絡(luò)層（ NWK） 網(wǎng)絡(luò)層 是 ZigBee 協(xié)議棧的核心部分。 MAC 層數(shù)據(jù)服務(wù) 是指MAC 層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ MPDU）通過(guò)物理層數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)送和接收， 而 MAC 層數(shù)據(jù)服務(wù)接入點(diǎn)（ MCPSSAP）給網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)服務(wù)接口。物理層結(jié)構(gòu)及接口示意圖如圖 所示。 物理層提供兩種服務(wù)： 物理層數(shù)據(jù)服務(wù) （ PD） 和物理層管理服務(wù) （ PLME） 。 ZigBee協(xié)議棧由物理層（ PHY） 、 媒體介質(zhì)訪問(wèn)層（ MAC） 、 網(wǎng)絡(luò)層（ NWK）和應(yīng)用層（ APL）共 4 層構(gòu)成，其中 PHY 層和 MAC 層由 標(biāo)準(zhǔn)工作組制訂，而 NWK 層和 APL 層由 ZigBee聯(lián)盟自行制訂。電磁法自然發(fā) 現(xiàn)火點(diǎn)探測(cè)技術(shù)，必須等煤炭燃燒起來(lái)才 可以使用，適用于已經(jīng)火災(zāi)已經(jīng)形成情況下，不適用于火源點(diǎn)的預(yù)警與報(bào)警。其中光纖拉曼散射效應(yīng)（ Raman scattering）用于實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，光時(shí)域反射測(cè)量技術(shù)（ Optical Time Domain Reflectometer）用于實(shí)現(xiàn)溫度定位，是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種用于實(shí)時(shí)測(cè)量空間溫度場(chǎng)分布的高科技技術(shù)，它能夠連續(xù)測(cè)量光纖沿線的溫度分布情況，測(cè)量距離可達(dá) 30 公里，空間定位精度達(dá)到米的數(shù)量級(jí)，能夠進(jìn)行不間斷的自動(dòng)測(cè)量，特別適宜于需要長(zhǎng)距離、大范圍多點(diǎn)測(cè)量的 應(yīng)用場(chǎng)合。河南理工大學(xué)、西安科技大學(xué)、黑龍江科技學(xué)院、太原電子研究中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 設(shè)計(jì)院等相繼對(duì)采空區(qū)溫度場(chǎng)無(wú)線自組網(wǎng)傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究和開(kāi)發(fā) 。電阻率法，地下煤層沿走向或其它方向電阻率基本保持不變，自燃后引起煤層和周?chē)鷰r石電阻率變化；自燃初期電阻率下降，后期表現(xiàn)較高電阻率，比較未自燃區(qū)和自燃區(qū)的變化來(lái)判斷自燃位置。人們找到了溫度與氡氣濃度之間的關(guān)系，依據(jù)這 種關(guān)系可以從氡氣濃度的變化反過(guò)來(lái)推算出火源的溫度。束管是當(dāng)前我國(guó)煤礦火災(zāi)監(jiān)測(cè)的主要手段，它利用在采空區(qū)不同位置布置多條空氣采集管，定