【正文】 芯片，一切從簡。 傳感器模塊：本節(jié)點模塊中使用的傳感器是 DHT11，它是一個溫濕度一體的傳感器、通過單總線與 CC2530 進行通信。其采集的溫度范圍是 0 到 50攝氏度，分辨率是 1 攝氏度，誤差范圍是正負 2 攝氏度。采集的相對濕度范圍是 20%到 95%，并且支持低功耗模式，價格低廉 [10]。另外還加入了一個光敏電阻配合 CC2X30 內(nèi)部的 ADC 進行定性的光照強度的測量。 其他部分：兩個按鈕、兩個狀態(tài)指示 LED、一個 10 腳下載和仿真接口、復位按鍵。 終端節(jié)點軟件設(shè)計終端節(jié)點要與傳感器通信，所以要軟件模擬單總線（Single Wire）的時序，收發(fā)單總線協(xié)議的命令和數(shù)據(jù)。另外要與協(xié)調(diào)器通信，同時要監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生異常時，需要嘗試自動恢復。另外，由于每個 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中采用樹狀網(wǎng)絡(luò)，所以部分節(jié)點需要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，扮演路由器的角色。終端節(jié)點需要在通過軟件在空閑時進入低功耗狀態(tài)以實現(xiàn)功耗的降低。終端節(jié)點的程序編寫是基于 ZSTACK 協(xié)議棧的， ZSTACK 本身就是基于RTOS 構(gòu)建的，其內(nèi)部包含了消息處理、消息隊列、消息發(fā)送等完整的消息驅(qū)動編程模型 [11]。編程時，需要通過協(xié)議棧的接口建立用戶任務(wù)，然后為目標消信息科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計論文 30 息注冊處理函數(shù)，對消息進行捕獲處理。一般消息有三個來源：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧消息，如網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變、收到數(shù)據(jù)、加入網(wǎng)絡(luò)等；外部消息，如按鍵消息、AD轉(zhuǎn)換完成消息等；定時事件消息，由用戶事先開啟的定時器觸發(fā)的事件消息，比如要每隔 2 秒周期性的采集數(shù)據(jù)，則可以定義一個定時器事件，其觸發(fā)間隔為 2 秒，并同時指定其事件處理函數(shù)，捕獲處理事件消息。以上是一個大致的流程，在協(xié)議棧中具體編程時，通常需要事先建立一個任務(wù)，因為協(xié)議棧以任務(wù)為單位維護消息隊列，即每個任務(wù)有一個消息隊列。所以事先要建立一個任務(wù)，所有注冊的消息都會投遞到該任務(wù)的消息隊列中，等到該任務(wù)執(zhí)行時，會調(diào)用該任務(wù)的消息處理函數(shù)對消息隊列中的未處理消息進行處理。下面通過對代碼的分析具體說明協(xié)議棧的工作原理和流程：入口函數(shù) ZMain，調(diào)用各部分初始化函數(shù)創(chuàng)建任務(wù)隊列，進行任務(wù)初始化void osalInitTasks( void ){ uint8 taskID = 0。 tasksEvents = (uint16 *)osal_mem_alloc( sizeof( uint16 ) * tasksCnt)。 osal_memset( tasksEvents, 0, (sizeof( uint16 ) * tasksCnt))。 macTaskInit( taskID++ )。 nwk_init( taskID++ )。 Hal_Init( taskID++ )。if defined( MT_TASK ) MT_TaskInit( taskID++ )。endif APS_Init( taskID++ )。if defined ( ZIGBEE_FRAGMENTATION ) APSF_Init( taskID++ )。endif ZDApp_Init( taskID++ )。if defined ( ZIGBEE_FREQ_AGILITY ) || defined ( ZIGBEE_PANID_CONFLICT ) ZDNwkMgr_Init( taskID++ )。endif GenericApp_Init( taskID )。}上圖代碼是協(xié)議棧任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)，其首先定義了一個任務(wù) ID 號變量，其值從 0信息科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計論文 31 開始，依次分配給各任務(wù)，每次非配后自加 1，這樣所有的任務(wù)都得到了初始化，并且都有一個任務(wù) ID(TaskID)與之相關(guān)聯(lián)，這個 TaskID 是全局范圍類分辨各任務(wù)的唯一標示。各個任務(wù)的初始化函數(shù)由用戶創(chuàng)建任務(wù)之前定義好，其內(nèi)部一般進行任務(wù)相關(guān)的初始化操作。從上面的代碼中我們可以看到，協(xié)議棧本身創(chuàng)建了多個任務(wù)，用于處理網(wǎng)絡(luò)(macTask,nwk,aps,apsf) 、硬件(hal) 、監(jiān)測與控制(mt_task), 最后是用戶自定義任務(wù) GenericApp 的初始化。其內(nèi)容如下：void GenericApp_Init( uint8 task_id ){ GenericApp_TaskID = task_id。 GenericApp_NwkState = DEV_INIT。 GenericApp_TransID = 0。 = (afAddrMode_t)AddrNotPresent。 = 0。 = 0。 = GENERICAPP_ENDPOINT。 = amp。GenericApp_TaskID。 = (SimpleDescriptionFormat_t *)amp。GenericApp_SimpleDesc。 = noLatencyReqs。 afRegister( amp。GenericApp_epDesc )。 // 注冊所有的按鍵消息 RegisterForKeys( GenericApp_TaskID )。 ZDO_RegisterForZDOMsg( GenericApp_TaskID, End_Device_Bind_rsp )。 ZDO_RegisterForZDOMsg( GenericApp_TaskID, Match_Desc_rsp )。}可以看到，該任務(wù)初始化函數(shù)首先進行了任務(wù) ID 的設(shè)置，然后進行了一些初始化操作和設(shè)置，然后最后四行都是注冊函數(shù)。首先向應用程序框架注冊了一個端點(endpoint)，這里端點(endpoint) 的概念類似于其他地方所說的端口的含義，然后向系統(tǒng)注冊了所有的按鍵消息，此處注冊時傳入了當前任務(wù)的任務(wù)ID(TaskID)，按鍵觸發(fā)后首先是有 hal 任務(wù)(硬件抽象層任務(wù))進行處理的，硬件抽象層任務(wù)根據(jù) TaskID 將按鍵消息投遞到注冊了按鍵消息的任務(wù)的消息隊列中。最后兩行注冊了兩個網(wǎng)絡(luò)消息，分別處理收到的 End_Device_Bind_rsp 和信息科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計論文 32 Match_Desc_rsp 消息。在任務(wù)中注冊消息，指定消息處理函數(shù)，進行消息處理uint16 GenericApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events ){ afIningMSGPacket_t *MSGpkt。 afDataConfirm_t *afDataConfirm。 // Data Confirmation message fields byte sentEP。 ZStatus_t sentStatus。 byte sentTransID。 // This should match the value sent (void)task_id。 // Intentionally unreferenced parameter if ( events amp。 SYS_EVENT_MSG ) { MSGpkt = (afIningMSGPacket_t *)osal_msg_receive( GenericApp_TaskID )。 while ( MSGpkt ) { switch ( MSGpkt ) { case GenericApp_ProcessZDOMsgs( (zdoIningMsg_t *)MSGpkt )。 break。 case GenericApp_HandleKeys( ((keyChange_t *)MSGpkt)state, ((keyChange_t *)MSGpkt)keys )。 break。 //返回未處理的消息 return (events ^ SYS_EVENT_MSG)。 }……………… // 丟棄位置消息 return 0。}如上圖所示，各消息在任務(wù)的消息處理函數(shù)中得到處理。信息科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計論文 33 第四章、總結(jié)我們通過長達幾個月的制作和學習，初步完成了系統(tǒng)的硬件和部分軟件的編寫，在這個過程中，我們收獲非常大。首先在硬件制作上，我們從頭至尾制作了將近五六十塊電路板，最終的成品硬件電路共有近 20 塊，所有的電路板都是使用熱轉(zhuǎn)印方式手工制作完成。通過完成這些硬件電路的設(shè)計和制作，我們對于電路及其工作原理的理解進一步加深了，很多問題原先只是一個概念上的理解，而現(xiàn)在，有了切身的體會和認識，比如，上拉電阻，通過解決幾次電路故障，使得我們對于什么時候該用上拉電阻、以及它的作用這些問題的認識有了很大的提升，類似的問題還有很多，所以，雖然制作電路的過程繁雜甚至有些枯燥，但其中的樂趣和收獲還是值得我們的付出。而軟件的編寫也是類似的，第一次嘗試將那么多的硬件集成到一起然后讓它們協(xié)調(diào)工作并不是一件很容易的事情，然而我們最終還是做到了至少是一些，并且學習到了該如何編寫規(guī)范的軟件，尤其是這次試用 ZSTACK 來進行開發(fā)，研究 ZSTACK 的使用和工作原理對我們的啟發(fā)很大，我們很多單片機部分的程序編寫都參考了 ZSTACK 很很多類似的開發(fā)框架的設(shè)計思路。同時，通過閱讀這樣一個實際項目的代碼，我們也學習到了在一個比較大的項目中怎樣去劃分模塊組織代碼。信息科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計論文 34 致謝在本次畢業(yè)設(shè)計的實施過程中，很多老師和同學給了我們很多幫助，以及我們的指導老師田敏副教授，在此一并表示感謝。在本次畢業(yè)設(shè)計的實施過程中，也使用到了許多開源軟件，參考了許多來自網(wǎng)絡(luò)的資料，在此向這些軟件以及資料的作者們表示謝意。信息科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計論文 35 參考文獻[1][M]..[2] CC253x SystemonChip Solution for IEEE and ZigBee174。 Applications User’s Guide[S].Texas Instrument. .[3] ZStack 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PCB信息科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計論文 40 信息科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計論文 41 信息科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計論文 42 信息科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計論文 43 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點原理圖及 P