【正文】 ..........13 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ................................................14 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)組建 ....................................................15 本章小結(jié) ...............................................................153. 過車傳感器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................................17 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和硬件框架 .................................................17 硬件設(shè)備的選擇 .........................................................18 磁阻傳感器 .........................................................18 A/D 轉(zhuǎn)換器 .........................................................19 無線通信芯片 CC2430 ................................................20 電源模塊 ...........................................................22 過車傳感器相關(guān)的通信 ...................................................22 本章小結(jié) ...............................................................254. 過車傳感器的硬件電路和驅(qū)動開發(fā) ............................................26 傳感器電路 .............................................................26 CPU 電路 ...........................................................26 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .......................................................27 數(shù)據(jù)存儲器電路 .....................................................27 電源電路 ...........................................................27 驅(qū)動程序的開發(fā) .........................................................28 過車傳感器的驅(qū)動程序 ...................................................29 數(shù)據(jù)存儲器的操作函數(shù) ...............................................29中國礦業(yè)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文 A/D 轉(zhuǎn)換器操作函數(shù) .................................................33 本章小結(jié) ...............................................................345. 過車傳感器應(yīng)用軟件開發(fā) ....................................................35 開發(fā)環(huán)境 ...............................................................35 實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件開發(fā) .....................................................36 ZIGBEE 協(xié)議棧 ZSTACK.....................................................37 ZStack 結(jié)構(gòu)及相關(guān)概念 .............................................37 ZStack 下應(yīng)用軟件的開發(fā) ...........................................38 應(yīng)用軟件功能設(shè)計(jì) .......................................................41 應(yīng)用軟件開發(fā) ...........................................................42 車輛數(shù)據(jù)采集 .......................................................42 車輛數(shù)據(jù)的存儲 .....................................................43 數(shù)據(jù)傳送 ...........................................................45 上位機(jī)命令匯總 .....................................................45 本章小結(jié) ...............................................................466. 結(jié)論與展望 ................................................................47參考文獻(xiàn) .....................................................................48致 謝 ......................................................................50中國礦業(yè)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文 1 1 緒論公路交通運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)，交通情況調(diào)查工作的任務(wù)將更為重要。以實(shí)現(xiàn)對道路交通的智能化，信息化管理。采用無線通信技術(shù)不僅是提高檢測儀器的技術(shù)水平，就高速公路的環(huán)境來說，更是保障了交調(diào)人員的人身安全。使得車輛行駛信息、駕駛員個人信息和監(jiān)控中心之間的通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一體化。傳送數(shù)據(jù)的途徑有串行接口，USB 接口或是紅外接口。我國目前已經(jīng)成立全國范圍內(nèi) ITS 協(xié)調(diào)小組，組織完成了 “中國ITS 標(biāo)準(zhǔn)體系框架研究” 、 “ITS 系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究”等一批重點(diǎn)項(xiàng)目，將路面車輛信息的檢測、監(jiān)控作為智能交通管理的一個重要內(nèi)容。由于其檢測信息度不高和自動化程度上存在的缺陷已經(jīng)逐漸被新型檢測器代替。遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主要分為有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)兩大類。GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)GPRS是在GSM基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的一種新的分組交換數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)，一般被稱為（意為在2G和3G之間）通信技術(shù)。該傳感器的研究分為硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)兩個部分，硬件包括磁阻傳感模塊，信號處理電路，AD轉(zhuǎn)換模塊和zigbee無線通訊模塊。嵌入式系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分。由于磁傳感器在檢測時(shí)為非接觸式，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文 7 可以檢測很微弱的磁場變化，因此，被廣泛應(yīng)用于各種與磁場相關(guān)的測量中。這樣使得磁傳感器可以和其它電路和系統(tǒng)元件自動組合在一起。本文擬采用基于磁偏角設(shè)計(jì)的霍尼韋爾HMC2022三軸磁性傳感器作為車輛檢測傳感器。由于ZigBee技術(shù)具有的這些特點(diǎn)，也決定了ZigBee技術(shù)適合于承載道路檢測這種數(shù)據(jù)流量較小的大規(guī)模無線組網(wǎng)業(yè)務(wù)。同步又分為位同步和幀同步；位同步的功能是實(shí)現(xiàn)位的鎖定，而幀同步時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的定界和識別。數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀中包含目的地址子域或源地址子域，取決于幀控制域的配置，幀序列號應(yīng)為當(dāng)前 macDSN 的值，數(shù)據(jù)幀載荷子域的內(nèi)容是上層要求 MAC 層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備根據(jù)設(shè)備功能的不同，IEEE ：全功能設(shè)備（Full Function Device,FFD）：可工作于所有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可作為網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器、路由器，能夠和網(wǎng)絡(luò)中的任何節(jié)點(diǎn)通信。此外，普通FFD在它的個人操作空間（POS）中也可以充當(dāng)協(xié)調(diào)點(diǎn)，但是這種普通FFD與PAN協(xié)調(diào)點(diǎn)不同,它仍然受PAN協(xié)調(diào)點(diǎn)的控制。表 原語的書寫形式 Forms of primitive服務(wù)類原語 管理類原語物理層 PD PLMEMAC 層 MCPS MLME網(wǎng)絡(luò)層 NLDE NLME應(yīng)用層 APSED APSME例如，物理層的檢測請求原語為 ,MAC 層的與協(xié)調(diào)器同步請求原語為,絡(luò)層的網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)確認(rèn)原語為 等。 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，星型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)和混合網(wǎng)?；旌暇W(wǎng)中，終端節(jié)點(diǎn)采集的信息首先傳到同一子網(wǎng)內(nèi)的協(xié)調(diào)點(diǎn)，再通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上傳到上一層網(wǎng)絡(luò)的PAN協(xié)調(diào)點(diǎn)。16bit 網(wǎng)絡(luò)地址也就是 MAC 短地址，它在整個網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)有數(shù)據(jù)包要發(fā)送給正在睡眠的節(jié)點(diǎn)時(shí)，協(xié)調(diào)點(diǎn)負(fù)責(zé)為這些數(shù)據(jù)包提供緩存。另外，為了防止車輛對傳感器造成破壞和考慮到傳感器安裝方便，應(yīng)使用電池供電和無線傳輸。0 輸出(典型值)，該電壓實(shí)際值由參考電壓Vref決定。不作量程切換時(shí)，由輸入中國礦業(yè)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文 18 模擬信號的動態(tài)范圍和要求分辨的最小輸入可計(jì)算所需要 ADC 分辨率，也即： ()min21NFSRU?? ()min(1)2logFSRU??對于所選用的磁阻傳感器，ADC 的位數(shù)為 14 即可。積分型 A/D 的轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級低速 A/D,逐次比較型 A/D 是微秒級中速 A/D，全并行/串并行型 A/D 可達(dá)到納秒級。中國礦業(yè)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文 19 CC2430電路版外觀圖 The appearance of CC2430 circuit diagram DSSS(直接序列擴(kuò)頻)的射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級8051 單片機(jī)控制器。這個模式下，CPU和所有外圍模塊都處于激活狀態(tài)，是通常使用的模式 PM1，電源電壓調(diào)節(jié)器開，高速振蕩器關(guān)閉。此時(shí)，CPU只能響應(yīng)上電復(fù)位信號跟外部中斷信號RAM的內(nèi)容不會丟失及改變，直到被喚醒進(jìn)入PM0模式。在本課題研究中，協(xié)調(diào)器用于將主機(jī)端監(jiān)控程序發(fā)送的命令傳遞給具體的傳感器，或是接收過車傳感器采集的數(shù)據(jù)并上傳給上位機(jī)。在進(jìn)行交通量數(shù)據(jù)采集時(shí)，采集系統(tǒng)中存在兩種通信，一種是傳感器之間的通信，另一種是傳感器與計(jì)算機(jī)之間的通信。最后對傳感器之間及傳感器和計(jì)算機(jī)之間的組網(wǎng)通信進(jìn)行了研究。圖 傳感器所用 CC2430 電路圖 The CC2430 diagram of sensors A/D 轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行交通量數(shù)據(jù)采集時(shí)，要求精度為毫秒級，CC2430 的 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間在 14 位時(shí)為中國礦業(yè)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文 26 132μs，基本能夠滿足要求。 [24]圖 傳感器的電源電路 The power circuit of the sensor中國礦業(yè)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文 27 驅(qū)動程序的開發(fā)驅(qū)動程序?qū)嶋H上就是控制系統(tǒng)硬件設(shè)備的函數(shù)，它為硬件和計(jì)算機(jī)之間的連接提供軟件接口，使應(yīng)用程序以規(guī)范的方式訪問硬件，而不必考慮面對不同硬件時(shí)如何具體實(shí)現(xiàn)對其控制。而每個對象內(nèi)部都有自己的數(shù)據(jù)和方法，當(dāng)一個設(shè)備的方法被調(diào)用的時(shí)候都是以設(shè)備對象本身作為第一個參數(shù)。進(jìn)行數(shù)據(jù)交流就不可避免的要對該硬件設(shè)備進(jìn)行讀寫操作。時(shí)鐘：時(shí)鐘就相當(dāng)于系統(tǒng)的計(jì)時(shí)裝置，是一種非常重要的系統(tǒng)資源，幾乎每個設(shè)備都會用到的，如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議里的超時(shí)處理，系統(tǒng)硬件的輪詢等。// 數(shù)據(jù)存儲器操作命令define DM_STATE_READ 0x54 // 讀狀態(tài)寄存器define DM_WRITE_BUFFER1 0x84 // 寫 Buffer1define DM_WRITE_BUFFER2 0x87 // 寫 Buffer2define DM_READ_BUFFER1 0x54 // 讀 Buffer1define DM_READ_BUFFER2 0x56 // 讀 Buffer2define DM_BUF1_WRITE_ERASE 0x83 // 帶擦除 Buffer1 到主存define DM_BUF2_WRITE_ERASE 0x86 // 帶擦除 Buffer2 到主存//數(shù)據(jù)存儲器引腳定義define DM_CS BIT2 // CS 腳接 define DM_SCLK BIT3 // SCLK define DM_SI BIT1 // SI define DM_SO BIT2 // SO define DM_RDY BIT0 // RDY define DM_RESET BIT3 // RESET //SPI 時(shí)鐘脈沖define DM_SCLK_H P3OUT |= DM_SCLKdefine DM_SCLK_L P3OUT amp。= ~DM_SCLK。DM_CS_L。delay(10)。}// 傳輸一個字節(jié)數(shù)據(jù)char dm_Byte_Send(char cData){// 收到的數(shù)