【正文】 al _ start _ system ()執(zhí)行操作函數(shù)OSAL . cosalInitTasks ()初始化系統(tǒng)任務SampleApp . cSampleApp _ Init ()用戶創(chuàng)建的任務OSAL _ SampleApp . cEvents = tasksEvent [ idx ]SampleApp . cSampleApp _ ProcessEvent ()用戶應用事件處理函數(shù) 圖 ZStack 協(xié)議棧體系架構示意圖 ① ZStack 軟件架構 ZStack 協(xié)議棧首先從 main()函數(shù)開始執(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)主要內容： uint8 osal_init_system( void ) { …… osalInitTasks()。 //用戶應用任務初始化 } ③ 執(zhí)行操作系統(tǒng) 在 main()函數(shù)中的另一重點就是 osal_start_system()執(zhí)行操作系統(tǒng)函數(shù)。函數(shù)中包括：掃描事件設置標志位，輪詢定時器和串口，準備任務，在臨界區(qū)中提取、處理、清除、保存事件，使系統(tǒng)休眠。 //使進程 /系統(tǒng)休眠 } 程序中重點是 events=tasksEvents[idx]。在 osalInitTasks()任務初始化函數(shù)中，包含用戶應用系統(tǒng)初始化函數(shù) SampleApp_Init()， 由此進入由用戶創(chuàng)建的任務。 //串口初始化 MT_UartRegisterTaskID(task_id)。 //點播 = SAMPLEAPP_ENDPOINT。SampleApp_TaskID。 //延時策略 …… } ⑤ 用戶應用任務的事件處理函數(shù) SampleApp_ProcessEvent() 通用應用程序任務事件處理器。同時完成對協(xié)調器、終端的設置 SampleApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt)。 osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID, SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT, 10000 )。如果協(xié)調 器新建網絡成功，允許協(xié)調器設定為綁定。當請求得到協(xié)調器確認后，終端設備會將自己的地址發(fā)給協(xié)調器，并自動與協(xié)調器建立綁定。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)。 //跳過讀序號列號的操作 Ds18b20Write(0xbe)。 fValue = temp*。 //注冊串口任務； 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 在文件 中有 SampleApp_Send_P2P_Message()函數(shù)負責溫度的讀取和傳輸： void SampleApp_Send_P2P_Message( void ) { char str[4]。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 22頁 } ② 初始化串口和溫度傳感器引腳 在文件 中的 SampleApp_Init()處寫入語句： Void SampleApp_Init(uint8 task_id) { …… MT_UartInit()。 //低位 V2 = Ds18b20Read()。 // 啟動溫度轉換 Ds18b20Initial()。 //定義溫度緩沖寄存器 float fValue。） } } ： P0DIR amp。終端設備流程圖如圖 所示。協(xié)調器程序流程圖如圖 所示。 ① 啟動過程分析 無論是協(xié)調器還是終端設備，啟動過程和網絡初始化的步驟都是一樣的，只是配置文件在編譯時會根據設備的不同類型而有所區(qū)別。 } …… if ( events amp。 SampleApp_ProcessEvent()函數(shù)主要負責接收系統(tǒng)消息中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 19頁 并對消息進行處理，在網絡狀態(tài)發(fā)生改變時完成對 協(xié)調器和終端設備的設置，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)調器 //定義本設備用來通信的 APS 層端點描述符 = SAMPLEAPP_ENDPOINT。= 0x7f。在 文件中， SampleApp_Init()函數(shù)主要內容如下： void SampleApp_Init( uint8 task_id ) { SampleApp_TaskID = task_id。 taskID 把任務聯(lián)系起來一一對應，數(shù)組中事件的順序必須與任務初始化函數(shù)中的順序相同，以達到初始化和調用的目的。 //提取需要處理的任務中的事件 …… events = (tasksArr[idx])( idx, events )。 此函數(shù)將所有的任務事件和調用task_event_processor()事件的任務功能，如果沒有事件（任務），這一功能使處理器進入睡眠狀態(tài)。 osalInitTasks()函數(shù)中主要進行了內存的分配、設置內存空間單元 、按照任務優(yōu)先級由高向低（高優(yōu)先級對應 taskID 值?。┻M行任務初始化 3 件事，而對用戶應用的初始化是關鍵。該函數(shù)在初始化任務系統(tǒng)中創(chuàng)建任務表中定義任務 ()。 但是 main()函數(shù)最主要做 兩 件事： 一是系統(tǒng)初始化， 二 是開始執(zhí)行操作系統(tǒng)， 如圖 所示。 ZStack 體系架構及工作流程 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 16頁 ZStack 協(xié)議棧是由 TI 公司在 2021 年 4 月推出的 Zigbee 無線通訊協(xié)議，是一種半開源式的協(xié)議棧，很多關鍵代碼都是以庫文件的形式 給出的，歷經多年發(fā)展，功能不斷完善 。 IAR 由嵌入式 C/C++優(yōu)化編譯器和調試器，實時操作系統(tǒng)，狀態(tài)機建模工具，硬件仿真器組成，是一套完整的集成開發(fā)工具集合， 包含 嵌入式系統(tǒng) 設計、開發(fā)和測試的每一個階段 。 DS18B20 有效工作電壓 之間，測溫范圍在 55℃ +125℃ （測溫誤差 1℃ ）之間，單線接口方式，無需任何外圍元件。 ② 應用范圍 CC2530 廣泛應用于 RF4CE 搖桿控制系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、工業(yè)控制和監(jiān)控、電子消費、醫(yī)療保健等領域。 ① 特性描述 CC2530 具有強大的無線前端：采用 標準 RF 發(fā)射器，可編程輸出功率為 +，總體無線連接 102dbm， 6*6mm 的 QFN40 封裝。 圖 仿真器實物圖 CC2530 概述 CC2530 芯片是由 TI 公司設計開發(fā)的一款支持 標準 /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)點設計如圖 所示。協(xié)調器節(jié)點的功能是將計算機發(fā)送的指令發(fā)送給終端節(jié)點，再接收終端節(jié)點傳來的的數(shù)據信息，并將接收到的數(shù)據發(fā)送給計算機顯示。底板尺寸 5*5cm，核心板尺寸 *； ②采用底板加核心板的設計，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轉串口電路，方便筆記本以及沒有串口的電腦用戶； ⑤傳輸距離遠； ⑥具備 USB高速下載功能，支持 IAR 集成開發(fā)環(huán)境； ZigBee 開發(fā)套件節(jié)點底板實物圖，如圖 。 由于 ZigBee 的特點是低功耗，因此本設計中 為使 節(jié)點 滿足低功耗要求，終端節(jié)點 還能進入休眠模式， 采用定時器喚醒模式每 10 秒喚醒一次， 以最大限度的降低功耗。 本文中所設計的溫度監(jiān)測系統(tǒng)采用點對點通信的模式，可以理解為簡化的星型拓撲網絡，由一個協(xié)調器和一個終端節(jié)點組成。 ③ 響應（ Response） ：響應原語由 N+1 實體向 N實體傳遞，用來響應上一個 指示原語 。因此，層與層之間的信息交互通過服務“原語”的操作實現(xiàn)，“原語”分為 4 種類型，分別是請求（ Request）、指示（ Indication）、響應（ Response）和證實（ conform）。 綁定 通過使用 ClusterI 使 不同 的 節(jié)點上的獨立端點 之間能夠 建立一個邏輯上的連接的特殊操作被稱為綁定。 ④ 端點 端點是協(xié)議棧應用層的入口，是 為 實現(xiàn) 一個設備描述而定義的一組群集。在 ZigBee 網絡中，子節(jié)點大部分時間通常都處于休眠工作狀態(tài)，但需要周期性醒來確認自己仍處于網絡中，并可在 15ms 的延時后轉入數(shù)據傳輸模式，提取數(shù)據。為最大限度的節(jié)約能源消耗，信標模式可以使所有網絡設備同步工作和同步休眠；而在非信標模式下，協(xié)調器和路由器必須長時間處于工作狀態(tài)，只允許終端設備周期性進入休眠模式。 星型拓撲網絡 樹型拓撲網絡 網狀拓撲網絡協(xié)調器 路由器 終端設備 圖 ZigBee 網絡拓撲結構 ① 星型拓撲網絡 星型拓撲網絡是最簡單的一種拓撲結構，由一個協(xié)調器和 一個或 多個終端設備組成，只存在協(xié)調器與終端設備的通信， 而沒有路由節(jié)點的參與， 終端設備之間 的相互通訊 必須通過協(xié)調器轉發(fā)。 網絡拓撲結構 ZigBee 支持 3種網絡拓撲結構，包括：星型拓撲網絡、樹形拓撲網絡和網狀拓撲網絡。 ② 路由器 在樹形和網狀拓撲結構中，需要有路由器節(jié)點的加入，它是網絡遠距離延伸的必 要部分。 ① 協(xié)調器 ZigBee 網絡的拓撲形式可以多種多樣，但是每個 ZigBee 網絡中有且只有一個協(xié)調器節(jié)點。 應用 程序框架（ AF）其本質就是各個制造 商 所 自定義的應用對象， 并提供 鍵值對 (KVP)服務和報文 (MSG)服務以滿足應用對象的數(shù)據傳輸 ， 用戶自定義應用對象必須 遵循在端點1240 上 運行的 規(guī)范（ profile） 原則。 應用支持層（ APS）具有管理綁定表、在綁定設備間傳輸數(shù)據的功能。網絡層結構和接口圖如圖 。 網絡層（ NWK） 網絡層 是 ZigBee 協(xié)議棧的核心部分。 MAC 層數(shù)據服務 是指MAC 層協(xié)議數(shù)據單元（ MPDU）通過物理層數(shù)據服務發(fā)送和接收， 而 MAC 層數(shù)據服務接入點（ MCPSSAP）給網絡層提供數(shù)據服務接口。物理層結構及接口示意圖如圖 所示。 物理層提供兩種服務： 物理層數(shù)據服務 （ PD） 和物理層管理服務 （ PLME） 。 ZigBee協(xié)議棧由物理層（ PHY） 、 媒體介質訪問層（ MAC） 、 網絡層（ NWK）和應用層（ APL）共 4 層構成，其中 PHY 層和 MAC 層由 標準工作組制訂，而 NWK 層和 APL 層由 ZigBee聯(lián)盟自行制訂。電磁法自然發(fā) 現(xiàn)火點探測技術，必須等煤炭燃燒起來才 可以使用，適用于已經火災已經形成情況下，不適用于火源點的預警與報警。其中光纖拉曼散射效應（ Raman scattering）用于實現(xiàn)溫度測量，光時域反射測量技術（ Optical Time Domain Reflectometer）用于實現(xiàn)溫度定位，是近幾年發(fā)展起來的一種用于實時測量空間溫度場分布的高科技技術，它能夠連續(xù)測量光纖沿線的溫度分布情況，測量距離可達 30 公里，空間定位精度達到米的數(shù)量級，能夠進行不間斷的自動測量，特別適宜于需要長距離、大范圍多點測量的 應用場合。河南理工大學、西安科技大學、黑龍江科技學院、太原電子研究中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 2 頁 設計院等相繼對采空區(qū)溫度場無線自組網傳感器監(jiān)測系統(tǒng)進行了理論研究和開發(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圍巖石電阻率變化；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)的變化來判斷自燃位置。人們找到了溫度與氡氣濃度之間的關系，依據這 種關系可以從氡氣濃度的變化反過來推算出火源的溫度。束管是當前我國煤礦火災監(jiān)測的主要手段，它利用在采空區(qū)不同位置布置多條空氣采集管，定