【正文】 rface），HAL （Hardware Abstract Layer），MAC（Media Access Control)， NWK（Zigbee Network Layer），OSAL（Operating SystemAbstract System），Security，Service，ZDO（Zigbee Device Objects）。，即可查看到整個協議棧從HAL層到APP層的文件夾分布。該協議?？梢詫崿F復雜的網絡鏈接，在協調器節(jié)點中實現對路由表和綁定表的非易失性存儲，因此網絡具有一定的記憶功能。ZStack協議棧定義通信硬件和軟件在不同級如何協調工作。在網絡通信領域，在每個協議層的實體們通過對信息打包與對等實體通信。在通信的發(fā)送方，用戶需要傳遞的數據包按照從高層到低層的順序依次通過各個協議層，每一層的實體按照最初預定消息格式向數據信息中加入自己的信息，比如每一層的頭信息和校驗等終抵達最低的物理層，變成數據位流，在物理連接間傳遞。在通信的接收方數據包依次向上通過協議棧，每一層的實體能夠根據預定的格式準確的提取需要在本層處理的數據信息，最終用戶應用程序得到最終的數據信息進行處理。ZigBee無線網絡的實現，是建立在ZigBee協議棧的基礎上的，協議棧采用分層的結構協議分層的目的是為了使各層相對獨立，每一層都提供一些服務，服務由協議定義，程序員只需關心與他的工作直接相關的那些層的協議，它們向高層提供服務，并由低層提供服務。在ZigBee協議棧中，PHY、MAC層位于最低層，且與硬件相關；NWK、APS、APL層以及安全層建立在PHY和MAC層之上，并且完全與硬件無關。分層的結構脈絡清晰、一目了然，給設計和調試帶來極大的方便。ZStack采用分層結構，硬件抽象層（HAL）提供各種硬件模塊的驅動，包括定時器Timer，通用I/O口GPIO，通用異步收發(fā)傳輸器UART，模數轉換ADC的應用程序接口API，提供各種服務的擴展集。操作系統抽象層OSAL實現了一個易用的操作系統平臺，通過時間片輪轉函數實現任務調度，提供多任務處理機制。用戶可以調用OSAL提供的相關API進行多任務編程，將自己的應用程序作為一個獨立的任務來實現41 EW集成開發(fā)環(huán)境ZStack采用操作系統的思想來構建，采用事件輪循機制，當各層初始化之后，系統進入低功耗模式，當事件發(fā)生時，喚醒系統，開始進入中斷處理事件，結束后繼續(xù)進入低功耗模式。如果同時有幾個事件發(fā)生，判斷優(yōu)先級，逐次處理事件。這種軟件構架可以極大地降級系統的功耗。系統上電后， int main( )函數實現硬件的初始化，其中包括關總中斷osal_int_disable( INTS_ALL )、初始化板上硬件設置HAL_BOARD_INIT( )、初始化I/O口InitBoard( OB_COLD )、初始化HAL層驅動HalDriverInit( )、初始化非易失性存儲器sal_nv_init( NULL )、初始化MAC層ZMacInit( )、分配64位地址zmain_ext_addr( )、初始化操作系統osal_init_system( )等。42系統初始化 OSAL當順利完成上述初始化時，執(zhí)行osal_start_system( )函數開始運行OSAL系統。該任務調度函數按照優(yōu)先級檢測各個任務是否就緒。如果存在就緒的任務則調用tasksArr[ ]中相對應的任務處理函數去處理該事件，直到執(zhí)行完所有就緒的任務。如果任務列表中沒有就緒的任務，則可以使處理器進入睡眠狀態(tài)實現低功耗。osal_start_system( )一旦執(zhí)行，則不再返回Main( )函數。OSAL是協議棧的核心，Zstack的任何一個子系統都作為OSAL的一個任務，因此在開發(fā)應用層的時候，必須通過創(chuàng)建OSAL任務來運行應用程序。通過osalInitTasks( )函數創(chuàng)建OSAL任務，其中TaskID為每個任務的唯一標識號。任何OSAL任務必須分為兩步：一是進行任務初始化；二是處理任務事件。 IAR Embedded WorkbenchIAR Embedded Workbench集成的編譯器主要產品特征： ? 高效PRO Mable代碼? 完全標準C兼容? 內建對應芯片的程序速度和大小優(yōu)化器 ? 目標特性擴充 ? 版本控制和擴展工具支持良好 ? 便捷的中斷處理和模擬 ? 瓶頸性能分析 ? 高效浮點支持 ? 內存模式選擇 ? 工程中相對路徑支持 43 IAR Embedded Workbench集成的編譯器 PS仿真器PS仿真器具有以下特點： 1)USB接口，使開發(fā)與計算機連接更加簡單快捷。2)高速代碼下載，仿真器提供高達129KBit/s的下載速度，把程序下載到模塊只需要幾秒就完成。3)在線下載、調試、仿真。4)硬件斷點調試，類似JTAG的硬件斷點調試，可實現單步、變量(寄存器)觀察等全部C51源代碼水平的在線調試DEBUG功能。5)支持IAR的C51編譯/調試圖形IDE開發(fā)平臺。6)專業(yè)設計，系統穩(wěn)定可靠，噪聲干擾小。協調器是ZigBee網絡的第一個開始的設備，或者是一個的啟動或建立網絡的設備。上電后，協調器節(jié)點選擇一個信道和尸ANID，比如協調器節(jié)點網絡地址是0000，然后開始建立一個網絡和配置該網絡的網絡參數和設備參數。協調器是下通各個終端傳感器節(jié)點，上通過串口和上位機通信。協調器節(jié)點建立一個網絡后，在一定時間內允許終端節(jié)點紛紛和協調器節(jié)點綁定，協調器節(jié)點獲得各個終端節(jié)點的短地址，并建立地址表存儲各個終端節(jié)點的網絡地址，通過調用不同地址來控制各個終端節(jié)點并采集和接收傳感器的數據。當協調器接收信息時，根據數據包的格式來判斷是終端節(jié)點的請求加入/離開網絡還是傳感器采集的數據。如果是傳感器數據信息，則根據數據包格式提取數據，將數據通過串口發(fā)送到上位機監(jiān)控中心。如果是請求加入/離開網絡，對比地址表判斷設備，存儲或更新地址表信息，并將網絡地址發(fā)送到上位機。如果是終端節(jié)點請求喚醒，傳感器的網絡地址會通過串口發(fā)給協調器，協調器會根據該網絡地址進行數據采集。協調器節(jié)點程序流程圖如圖4一4所示。協調器節(jié)點軟件設計 網絡節(jié)點程序設計傳感器節(jié)點負責監(jiān)視一定范圍內的環(huán)境，接收信號，并進行數據處理和通信。其軟件部分主要包括監(jiān)測模塊數據采集程序和網絡通信程序。節(jié)點的網絡通信功能比較簡單。網絡節(jié)點軟件設計為在不更換電池情況下延長節(jié)點使用壽命，程序設計中采用了休眠喚醒機制和閾值觸發(fā)機制。休眠機制是降低節(jié)點功耗的常用手段，節(jié)點大部分時間都處于休眠狀態(tài)，此時理論功耗小于1uA，通過定時喚醒或外部異常情況喚醒，采集數據并進行發(fā)送，發(fā)送完成，又重新進入休眠模式。本系統的監(jiān)測性質使得終端節(jié)點可以周期性的工作和休眠，設定成1s 喚醒一次。閾值觸發(fā)機制是指是否發(fā)送監(jiān)測數據取決于采集到的數據與觸發(fā)門限的比較，當采集數據超出設定閾值時節(jié)點才發(fā)送數據。無線通信功耗是整個節(jié)點功耗的重要部分，而監(jiān)測參數往往在異常情況下才有實用價值，如煙霧濃度的劇烈增加、溫度的大幅下降等。合理安排數據傳輸能有效的降低節(jié)點功耗。傳感器終端節(jié)點根據安放的位置，還可能成為路由節(jié)點，實現消息的中繼和轉發(fā)。在原有的終端節(jié)點功能外，路由節(jié)點還需接受終端節(jié)點發(fā)送的數據，起到路由作用，維持網絡的正常通信，所以不能定時休眠。本系統的終端節(jié)點都是靜態(tài)節(jié)點，位置固定，因此可以將某個節(jié)點采集到的數據與該節(jié)點位置一一對應起來，方便樓宇管理系統調控環(huán)境。Zigbee 網絡設備有兩種網絡地址：一個是64 位的IEEE 地址，另一個是16 位的短地址。64 位長地址是全球唯一的地址，并且終身分配給設備；短地址是當設備加入Zigbee 網絡時被協調器分配的。通過TI 公司提供的SmartRF Flash Programmer 軟件修網絡設備的IEEE 末三位地址，可得到IEEE 地址與單個傳感器的對應關系。 溫度傳感器程序設計本設計采用TMP75溫度傳感器，具有讀取溫度值方便的特點，只需根據時序圖對應寫入控制命令即可。下圖為溫度采集流程圖。窗簾可以調節(jié)室內光線和溫度的作用，本設計中窗簾分為幾種控制方式。方式一:窗簾的開啟關閉由窗戶旁邊的光敏傳感器測得的光強度來控制，當光線強度較暗時，進入黑夜狀態(tài)，窗簾自動關閉；當光強度超過上限值時進入天亮模式，窗簾自動打開。方式二:根據用戶的生活習慣設定開關的時間。比如可以設置在晚上9:00關閉窗簾，早上7:00打開窗簾模式。方式三:采用手動模式，通過手動按鈕控制窗簾的閉合。命令以無線的方式發(fā)給窗簾控制器控制窗簾的閉合。在智能家居系統中，燈光的控制起到了舉足輕重的作用。良好的燈光設計可以讓家居更加舒適，使人的精神狀態(tài)感覺到舒適。本設計中，主要根據室內光線來控制燈具的閉合。燈光控制模塊主要由光敏電阻和燈光控制繼電器組成。將光敏電阻與10 kΩ的可調電阻串聯，再將光敏電阻另一端接地，可調電阻另一端接高電平。通過單片機的模數轉換器獲取兩個電阻連接點的電壓值，從而判定當前燈光是否打開?？烧{電阻可供用戶調節(jié)，以滿足用戶設置燈光剛剛打開時的光線強度。第5章 系統測試與分析致謝時光荏苒，轉眼間我的大學生涯即將結束。回想大學求學的日子，心中充滿了無限的感激和留戀之情。感謝母校為我提供了一個那么良好地學習環(huán)境，感謝大學里的各位老師的辛勤培育，讓我在知識的海洋自由自在的暢游。我會永遠記著學校的教誨，重德重能，努力充實自己，走出校門后依然銘記知識是多么重要的一筆財富。 感謝我的指導老師蘇剛教授對我細心指導，蘇老師平日里工作繁忙，但我做畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料，開題報告的撰寫，中期論文的修改，后期論文的調整等各個環(huán)節(jié)都給了我精心的指導。蘇老師淵博的知識對我在完成畢業(yè)設計中有很大的啟發(fā)。在這里我向蘇老師致以誠摯的謝意和崇高的謝意。同時感謝畢設期間同學們對我的幫助。 感謝我的父母，辛勤的培育我成長。在未來的日子里，我會更加的努力的學習和工作，不辜負父母對我的殷切期望。參考文獻 [1]李文仲，[M].北京航空航天大學出版社,2007.[2]瞿雷，[M].北京航空航天大學出版社,2007.[3]金純，[M].國防工業(yè)出版社,2008.[4][D].武漢：武漢理工大學出版社，2007.[5] ZigBee Alliance. 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