【正文】 示。 圖37 基于CC2430芯片RF收發(fā)模塊電路圖下面對每個部分的功能和指標進行詳細介紹：(1)信息收集終端：即協(xié)調(diào)器，放置于監(jiān)控室， 完成網(wǎng)絡的建立與維護，和節(jié)點之間綁定的建立，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯總，然后以有線的方式傳送到上位機軟件，進行進一步數(shù)據(jù)處理。本設(shè)計采用RS232串口將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。(2)溫度采集終端：即節(jié)點，放置在需要采集溫度的地方。溫度采集終端可以實現(xiàn)網(wǎng)絡的加入、與協(xié)調(diào)器綁定的建立、溫度的檢測。檢測到的溫度通過ZigBee無線網(wǎng)絡發(fā)送到協(xié)調(diào)器。(3)上位機：位于監(jiān)控室，完成對所采集溫度的匯總與顯示。采集到的數(shù)據(jù)實時保存到文檔中，同時以折線圖的形式實時反映出溫度的變化趨勢，使其更為直觀。顯示的折線圖可以在不同節(jié)點之間切換。 本設(shè)計基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)，通過編寫DM9000A網(wǎng)卡驅(qū)動和UART異步串口驅(qū)動實現(xiàn)以太網(wǎng)與ZigBee網(wǎng)絡的互聯(lián)。網(wǎng)關(guān)的分層結(jié)構(gòu)如圖38所示。在TCP／IP協(xié)議和ZigBee協(xié)議上分別開發(fā)Web、CGI程序以及無線收發(fā)程序。Web、CGI程序用于人機交互界面，無線收發(fā)程序用來實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡的通信。嵌入式BOA服務器Web、CGI程序無線收發(fā)程序TCP/IP協(xié)議ZigBee協(xié)議嵌入式Linux系統(tǒng)DM9000A驅(qū)動UART驅(qū)動圖38 網(wǎng)關(guān)的分層結(jié)構(gòu) CGI（Common Gateway Interface）規(guī)定Web服務器調(diào)用其他程序的接口協(xié)議標準，提供給Web服務器一個執(zhí)行外部程序的通道。這種服務端技術(shù)使得瀏覽器和服務器之間具有交互性。CGI程序?qū)儆谝粋€外部程序，編譯成可執(zhí)行文件后，可以在服務端運行。通過調(diào)用CGI程序可實現(xiàn)Web服務器與Web瀏覽器的交互，CGI程序接收Web瀏覽器發(fā)送給Web服務器的控制命令，并進行處理，再將響應結(jié)果回送給Web服務器及Web瀏覽器。由于BOA服務器搭建在Linux系統(tǒng)之上，因此需要將嵌入式Linux系統(tǒng)移植到S3C2440芯片上。Linux內(nèi)核是嵌入式操作系統(tǒng)的核心，內(nèi)核移植包括內(nèi)核配置、內(nèi)核編譯、內(nèi)核下載3個部分。嵌入式設(shè)備主要用NAND Flash作為存儲器，NAND Flash容量有限，因此在配置內(nèi)核時需要裁減一些不需要的功能以減小內(nèi)核的體積。由于要將編譯好的Linux內(nèi)核映像和文件系統(tǒng)映像燒寫到NAND Flash中，因此設(shè)置NAND Flash分區(qū)。本項目采用256 MB的NAND Flash，將其分為3個區(qū)：0區(qū)為Bootloader分區(qū)，1區(qū)為內(nèi)核分區(qū)，2區(qū)為根文件系統(tǒng)分區(qū)。內(nèi)核配置完成后執(zhí)行make zImage命令生成Linux內(nèi)核映像文件，然后將內(nèi)核映像文件下載至NAND Flash的內(nèi)核分區(qū)上。根文件系統(tǒng)是嵌入式Linux系統(tǒng)啟動的重要組成部分，也是用戶應用程序的載體。本方案采用busybox制作yaffs2文件系統(tǒng)，并在文件系統(tǒng)中加入BOA服務器。BOA是一款單任務的HTTP服務器，當有連接請求到來時，通過建立HTTP請求列表來處理多路HTTP連接請求，同時它為CGI程序創(chuàng)建新的進程。移植好BOA服務器后，在文件系統(tǒng)中建立／var／／cgibin文件夾，此文件夾用于存放靜態(tài)網(wǎng)頁和CGI程序。網(wǎng)關(guān)軟件程序流程如圖39所示。S3C2440通過I／O端口觸發(fā)CC2430，使其無線發(fā)送相應的指令，遠程控制傳感器節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集。采集到的數(shù)據(jù)通過UART串口傳回S3C2440并上傳至嵌入式BOA服務器。用戶通過IE瀏覽器就可以實時采集到相應的環(huán)境信息。CC2430初始化S3C240初始化CC2430初始化開 始開 始開 始建立ZigBee網(wǎng)絡等待瀏覽器發(fā)出命令加入ZigBee網(wǎng)絡通過I/O觸發(fā)CC2430芯片并發(fā)送相應指令等待I/O觸發(fā)相應指令等待接受無線發(fā)送的相應指令等待CC2430芯片傳回數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)上傳至服務器數(shù)據(jù)在瀏覽器上顯示向傳感器節(jié)點無線發(fā)送相應指令有數(shù)據(jù)傳回？通過串口發(fā)送至S3C2440執(zhí)行相應傳感器數(shù)據(jù)采集程序無線發(fā)送采集到得數(shù)據(jù)NY圖39 網(wǎng)關(guān)軟件程序流程圖傳感節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)最終將上傳至嵌入式BOA服務器上，用戶可通過IE瀏覽器訪問服務器IP地址來監(jiān)測溫室的環(huán)境信息，監(jiān)測網(wǎng)頁如圖310所示。圖310 監(jiān)測網(wǎng)頁 在本系統(tǒng)網(wǎng)絡中，每個終端設(shè)備都具有一個固定地址，且該地址對應溫室大棚中不同的區(qū)域。該設(shè)備負責將本區(qū)域內(nèi)所測得的原始數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制設(shè)備，并在接受來自中央控制設(shè)備的控制命令后，驅(qū)動相應設(shè)備執(zhí)行該命令，其工作流程如圖311所示。 開 始初始化CC2430接受控制命令命令數(shù)據(jù)處理驅(qū)動執(zhí)行器返回初始化傳感器模塊傳感器數(shù)據(jù)采集傳送數(shù)據(jù)至中央控制設(shè)備傳送數(shù)據(jù)成功NYN圖311 傳感器終端設(shè)備流程圖4. 系統(tǒng)測試1）檢查開發(fā)板電源、串口線以及外擴設(shè)備連接是否正常。2）下載協(xié)調(diào)器代碼到開發(fā)系統(tǒng)的表演板。3）下載傳感器節(jié)點代碼到電池板。4）用串口調(diào)試助手觀察協(xié)議棧運行是否正常。5）測試上位機軟件，PC端能否正常接收數(shù)據(jù)以及能否將數(shù)據(jù)存到數(shù)據(jù)庫中，可否正常畫出曲線。 系統(tǒng)的硬件測試系統(tǒng)的硬件測試包括對開發(fā)平臺的電源、內(nèi)存、按鍵、LED燈、串口，以及配套電路進行測試。下載各模塊的程序后，系統(tǒng)各硬件均能正常工作。 協(xié)議棧的測試下載協(xié)調(diào)器模塊到表演板、節(jié)點模塊到電池板后，程序運行正確，從串口能正確接收到節(jié)點的地址以及所采集到的溫度。 上位機的測試打開上位機軟件，從串口讀入當前溫度值，能夠?qū)崟r顯示溫度并能夠繪出溫度曲線，能夠順利在多個曲線間進行切換，能夠存儲過往數(shù)據(jù)并且能夠查看。經(jīng)測試，系統(tǒng)軟硬件均工作正常，實現(xiàn)了需求中的絕大部分功能。網(wǎng)絡功能方面，充分發(fā)揮了ZigBee的強大的優(yōu)勢，網(wǎng)絡健壯。測試中，溫度傳感器采集的是室溫，所測得的溫度值與室溫基本一致。上位機也順利繪出溫度的折線圖并且能夠存儲數(shù)據(jù)?？傮w上，本設(shè)計基本完成了預期的目標和要求。5. 設(shè)計總結(jié)本文詳細介紹了ZigBee協(xié)議棧和基于ZigBee的溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計過程，設(shè)計中將系統(tǒng)分為上位機和下位機兩部分。下位機使用成都無線龍C51RF3PK開發(fā)系統(tǒng)進行開發(fā)調(diào)試，通過CC2430芯片搭建無線傳感器網(wǎng)絡，并采集節(jié)點的溫度值。所采集到的數(shù)據(jù)值通過RS232傳輸?shù)缴衔粰C。此外，還需要能夠查看過往數(shù)據(jù)。由于本設(shè)計是以當下較為流行的ZigBee無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)的，ZigBee技術(shù)具有近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本等優(yōu)點，因而成本和功耗方面的是本設(shè)計的一大優(yōu)勢。同時，由于ZigBee技術(shù)組網(wǎng)方便，網(wǎng)絡容量大，可以滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上多點的溫度檢測，應用前景比較廣泛。在設(shè)計時，也充分考慮了應用的便捷性，充分體現(xiàn)在上位機友好的節(jié)面設(shè)計上。當然，本設(shè)計仍然存在一些不足，需要改進和提高。例如，本設(shè)計的穩(wěn)定性還不能達到應用的要求，數(shù)據(jù)的存儲方式還可以進一步改善，這些以后都會進一步研究和實現(xiàn)。然而，ZigBee技術(shù)的應用前景是十分明朗的，成本和功耗方面的優(yōu)勢使其在市場中十分具有競爭力。尤其在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已成為當下熱點命題之一的時候，ZigBee技術(shù)的應用價值就更為重要了，可以想見，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成長，ZigBee技術(shù)也將日趨成熟。6. 致 謝經(jīng)過六周的努力準備和精心設(shè)計，我得以完成此次畢業(yè)設(shè)計。在這里我要感謝系上領(lǐng)導對我們的親切關(guān)懷和指導老師誨人不倦的教導和方向性的指示以及組員們密切的配合。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我們的課題是基于ZigBee的溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)。面對這樣基于完全陌生的知識層面而進行的設(shè)計，我要衷心的感謝能給我們帶來醍醐灌頂式指導的老師李祥林老師，此次設(shè)計中，他給我們講授了關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡和ZigBee方面的知識，把我們從一個從未接觸的領(lǐng)域引導到可以對無線傳感網(wǎng)絡有了初步的了解，從而拓寬了我們的知識面，使我們的視野更加地開闊。在這一個多月的設(shè)計過程中，我和我們的組員從搜集資料、整合資料到對論文的修改到最終的定型，都有著相互密切地配合和協(xié)作，使我認識到要使團隊的力量要得到充分的發(fā)揮，每個人都必須盡可能做出自己的努力和汗水?？傊谶@次畢業(yè)設(shè)計中，我要感謝每個給了我們幫助和指導的人。7. 參考文獻[1] 黃海平. ， [2] 王志良等編著. 物聯(lián)網(wǎng)工程導論. 北京航空航天大學出版社，[3] 李文仲. ，[4] 鐘文峰. ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡. 北京郵電大學出版社，[5