【正文】 直接運行。系統(tǒng)平臺層建立在 μC ／ OSII 實時操作系統(tǒng)上，為協(xié)議層提供系統(tǒng)服務(wù)。應(yīng)用層通 過應(yīng)用層接口來調(diào)用協(xié)議層提供的服務(wù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的管理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)。因此，傳感器節(jié)點應(yīng)用軟件的設(shè)計既 要盡量使各模塊處于休眠狀態(tài)，又要盡量減少喚醒 ZigBee 模塊的次數(shù)。根據(jù)網(wǎng)關(guān)的功能需 求，將 μC ／ OSII、 SMAC 協(xié)議有機的結(jié)合，構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)化的操作環(huán)境，用戶可以方便地在其基礎(chǔ)上開發(fā)應(yīng)用程序。顯示的目的是獲得被車載傳感器節(jié)點所監(jiān)控環(huán)境的初步情況，保存的目的是作為深入分析的數(shù)據(jù)樣本。該模塊的作用是將節(jié)點的數(shù)據(jù)以波形的形式實時地進行顯示，實現(xiàn)的方式是利用 MSChart 和 Timer 控件。在車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行到一定時期，可能需要對過去某一段時間的原始數(shù)據(jù)進行后續(xù)的處理與深入的分析，以便對車載系統(tǒng)的狀況進行準(zhǔn)確的判定。這些都可以通過控制模塊對系統(tǒng)進行相應(yīng)的設(shè)置，控制模塊還可以對系統(tǒng)中的某個不需要的節(jié)點進行刪除操作。傳感器節(jié)點上電后， 4 個 LED 在掃描信道的同時，輪詢點亮。 測試方法：根據(jù) ZigBee 傳輸?shù)膸袷?，實際傳輸總字節(jié)數(shù)為 (n+6)，即 (n+6)個字節(jié)為一個數(shù)據(jù)包。 4 個節(jié)點組建一個 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)，其中 1 個作為網(wǎng)關(guān)，其余 3 個節(jié)點作為傳感器節(jié)點。 實驗分析：在星形網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)傳輸，測試結(jié)果明顯差于單點對單點傳輸方式。該系統(tǒng)具有以 下的優(yōu)勢： ① 系統(tǒng)安裝方便。 ② 可擴展性。 。 ③ 網(wǎng)絡(luò)自我修復(fù)能力。人們只需要把設(shè)備上電就可以了。 4． 3 功耗測試 作狀態(tài)和休眠狀態(tài)下，分別使用萬用表測試網(wǎng)關(guān)節(jié)點和傳感器節(jié)點的功耗情況，測試結(jié)果如表 2 所列。最后取得 3 個節(jié)點的測試平均數(shù)作為數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析。若接收到數(shù)據(jù)包，則接收數(shù)據(jù)包數(shù)加 1，然后與發(fā)送數(shù)據(jù)進行比較，若數(shù)據(jù)正確則正確包數(shù)加 1，反之錯誤包數(shù)加 1。至此，組網(wǎng)過程和地址綁定過程完成。 4 測試與驗證 4． 1 組網(wǎng)測試 測試設(shè)備： 4 個 MCl3192 ZigBee 芯片節(jié)點， 1 個作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點，其余 3 個作為傳感器節(jié)點。 ④ 控制模塊。當(dāng)用戶希望了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)建情況時，可以查看拓?fù)湫畔?，了解網(wǎng) 絡(luò)中節(jié)點的加入和丟失情況。根據(jù)以上要求，在 VB 環(huán)境下開發(fā)了一個基于對話框的應(yīng)用程序?；?μC ／ OSII 操作系統(tǒng)，分別構(gòu)建系統(tǒng)任務(wù) SYS_task()、 SMAC星型組網(wǎng)任務(wù) START_task()、網(wǎng)關(guān)和傳感器節(jié)點交互任務(wù) COMM_task()、 PC 臨控中心端口監(jiān)聽任務(wù) SER_task()等一系列應(yīng)用任務(wù)，從而實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)軟件的應(yīng)用功能。傳感器節(jié)點的工作流程如圖 4 所示。 圖 3 軟件總體結(jié)構(gòu) 3． 2 傳感器節(jié)點軟件設(shè)計 基于系統(tǒng)長期使用的功能需求，傳感器節(jié)點中軟件設(shè)計的關(guān)鍵是既能實現(xiàn)所需的功能，又能最大限度地減少傳感器節(jié)點的能耗。系統(tǒng)平臺層通過協(xié)議層接口為協(xié)議層提供服務(wù)。同時，定義了 3 個 API 接口：系統(tǒng)層接口、協(xié)議層接口和應(yīng)用層接口。 車載系統(tǒng)軟件由網(wǎng)關(guān)節(jié)點與傳感器節(jié)點兩大部分組成，這兩部分都需要完成SMAC 協(xié)議的移植，并根據(jù)不同需要為上層通信應(yīng)用提供 API 接口函數(shù)。對傳感器的控制信號可以從 MC13192 的天線接收進來，通過 SPI 傳送到MCU 上，經(jīng)過 MCU 的判斷處理后通過 GPIO 口傳送到傳感器上，完成對傳感器的控制。由傳感器輸出的模擬信號經(jīng)過 MCU 的 8 通道 10 位 ADC 轉(zhuǎn)換后輸入到 MCU。 該處理器具有 60 KB 的應(yīng)用可編程 Flash、 4 KB 的 RAM、 8 通道的 10 位 ADC、 2個異步串行通信接口 (SCI)、 1 個同步串行外部接口 (SPI)以及 I2C 總線模塊，完全能夠滿足車載網(wǎng)關(guān)和節(jié)點對處理器的要求。 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 2． 1 應(yīng)用芯片介紹 Freescale 公司的 MC13192 符合 IEEE 802． 15． 4 標(biāo)準(zhǔn)，工作頻率是 2． 405～2． 480 GHz，數(shù)據(jù)傳 輸速率為 250kbps，采用 0QPSK 調(diào)試方式。 本系統(tǒng)用 PC 機作為監(jiān)控中心， PC 機上的監(jiān)控軟件在 VB 環(huán)境下開發(fā)，是一個基于對話框的應(yīng)用軟件。監(jiān)控中心的監(jiān)控軟件與車載網(wǎng)關(guān)之間以 RS232 的接口標(biāo)準(zhǔn)進行通信。車載網(wǎng)關(guān)是整個車載系統(tǒng)的核心，可以和所有的車載傳感器節(jié)點通信。并能分別將各個數(shù)據(jù)采集節(jié)點的所獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān) 通過串口將數(shù)據(jù)上傳到主機上，在主機中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時波形顯示，并以數(shù)據(jù)庫的方式加以保存，供后續(xù)數(shù)據(jù)處理。 關(guān)鍵詞： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)測系統(tǒng)； MC9S08GB60； MC13192 引言 為了滿足人們對車載安全性、操控性以及舒適性的要求，車載上集成了越來越多的電子系統(tǒng)。江漢大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 外文翻譯 原文來源 Wireless sensor work monitoring system design 中文譯文 車載無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 姓 名 李俊杰 學(xué) 號 202007202041 2020 年 1 月 15 日 Wireless sensor work monitoring system design Kang yimei,Zhao lei,Hu jiang,Yang enbo (Study on Beijing University of Aeronautics and Astronautics) Summary: A car wireless sensor work monitoring system based on IEEE and ZigBee standards. With universal wireless sensor works, expansion of the scope of monitoring and monitoring functions for incar system, car data acquisition and condition monitoring of equipment status and the necessary equipment control, topology control, topology query functions. Keywords: wireless sensor works。借助通用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，為車載系統(tǒng)擴展了監(jiān)控范圍和監(jiān)控功能，實現(xiàn)了車載設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)視，以及必要的設(shè)備控制、拓?fù)淇刂?、拓?fù)洳樵兊裙δ堋? 1 系統(tǒng)設(shè)計方案 本文在現(xiàn)有的車載系統(tǒng)上，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綌U展為無線傳輸方式，實現(xiàn)一個星型網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 如圖 1 所示，該車載系統(tǒng)分 3 個部分：車載監(jiān)控中心、車載網(wǎng)關(guān)和車載傳感器節(jié)點。此外，車載傳感器節(jié)點之間不能互相通信。系統(tǒng)通過這種休眠機制來減少系統(tǒng)的能量消耗，延長系統(tǒng)整體壽命。 總體上來講，整個網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點都受控于主機監(jiān)控軟件，工作過程中網(wǎng)絡(luò)的每一個節(jié)點都不需要人為的參與。 主控 MCU選用 Freescale公司 HCS08系列的低功耗、高性能微處理器 MC9S08GB60。主控 MCU 通過控制信號 退出睡眠模式或休眠模式，通過 來復(fù)位收發(fā)器，通過 RXTXEN 來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，或者強制收發(fā)器進入空閑模式。 MC908GB60 通過 引腳來控制 MC13192 進入不同的工作模式。著重要考慮的因素一個是效率，另一個是設(shè)計的清晰性。 如圖 3 所示，本設(shè)計把軟件分為系統(tǒng)平臺層、協(xié)議層和應(yīng)用層 3 層。硬件驅(qū)動模塊提供硬件驅(qū)動程序，所有對硬件的控制都通過該模塊提供的服務(wù)。應(yīng)用配置模塊既會調(diào)用協(xié)議層提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，也會直接對系統(tǒng)進行配置和查詢，這主要是通過 AT 指令來實現(xiàn)的，因此該模塊會調(diào)用應(yīng)用層接口和協(xié)議層接口提供的服務(wù)。因此，在傳感器節(jié)點上電各功能模塊初始化完成、并加入了網(wǎng)絡(luò)后，即進入休眠狀態(tài)，中央處理器周期地被定時喚醒向網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)，并接收網(wǎng)關(guān)的命令?；?μC ／ OSII 擴展的網(wǎng)關(guān)軟件平臺結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。除此以外，作為整個系統(tǒng)的主控方和數(shù)據(jù)采集請求的發(fā)起者，需要能夠按照要求發(fā)送數(shù)據(jù)請求信號。 ② 拓?fù)滹@示模塊。借助歷史數(shù)據(jù)顯示模塊，可以將監(jiān)控中心從車載網(wǎng)關(guān)中得到的數(shù)據(jù)，按照不同節(jié)點的屬性、地址和時間分別保存到數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)字段中，并可以通過波 形圖的方式將歷史數(shù)據(jù)顯示出來，供用戶分析。 總之，通過主機監(jiān)控軟件用戶可以直觀且多方面地對通用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行了解和使用。當(dāng)網(wǎng) 關(guān)節(jié)點收到傳感器節(jié)點的 Beacon 幀后， LED1 閃爍一次；當(dāng)傳感器節(jié)點收到網(wǎng)關(guān)節(jié)點的分配地址后， LED1 也閃爍一次。根據(jù)設(shè)定的軟件參數(shù)，如有數(shù)據(jù)包丟失則丟包數(shù)加 1。編寫程序設(shè)定： 3 個節(jié)點均與網(wǎng)關(guān)通信，計算機終端與網(wǎng)關(guān)通過 RS232相連，終端設(shè)備軟件記錄從 3個節(jié)點接收數(shù)據(jù)的情況，節(jié)點工作在 2． 4 GHz 頻段下，傳輸一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，循環(huán)發(fā)送 100 次。這主要是因為，在傳輸過程中節(jié)點之間 存在一定的頻率干擾和其他干擾。無線 互連使得設(shè)備安裝位置靈活，同時滿足了系統(tǒng)安裝的自動化要求。把設(shè)備放在車載網(wǎng)關(guān)的覆蓋范圍以內(nèi)，打開設(shè)備電源，節(jié)點將自動加