【導讀】展中展現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢。本文在綜述ZigBee協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)上，完成了傳感。器節(jié)點信息采集傳輸以及通過串口對ZigBee節(jié)點控制系統(tǒng)的設(shè)計。文章介紹了ZigBee通信的特點，對現(xiàn)有幾種無線通信方式進行了比較。對ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)方式的描述，為產(chǎn)品研發(fā)和網(wǎng)絡(luò)分析提供基礎(chǔ)。語，通過對原語分析深入信息傳輸方式及軟件開發(fā)流程。

　　

【正文】 OUTE, AF_DEFAULT_RADIUS )。}//函數(shù)可能會被周期利用，通過 AF_DataRequest（）向協(xié)調(diào)器周期發(fā)送字符串 ~HELLO!~。 uint16 SampleApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events ) {afIningMSGPacket_t *MSGpkt。? (void)task_id。 // 已經(jīng)使用該變量，無需警告 if ( events amp。 SYS_EVENT_MSG ) {MSGpkt = (afIningMSGPacket_t *)osal_msg_receive( SampleApp_TaskID )。 while ( MSGpkt )? {switch ( MSGpkt ) {// 鍵被按下時接受數(shù)據(jù)。 Case KEY_CHANGE: SampleApp_HandleKeys( ((keyChange_t *)MSGpkt)state, ((keyChange_t *)MSGpkt)keys )。break。 //節(jié)點收到信息時開始接收數(shù)據(jù) case AF_INCOMING_MSG_CMD: SampleApp_MessageMSGCB( MSGpkt )。 break。 case SPI_INCOMING_ZAPP_DATA: SampleApp_ProcessMTMessage(MSGpkt)。 MT_UartAppFlowControl (MT_UART_ZAPP_RX_READY)。 break。 //不管何時設(shè)備狀態(tài)改變依舊接收信息 case ZDO_STATE_CHANGE: SampleApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt)。 if ( (SampleApp_NwkState == DEV_ZB_COORD)? || (SampleApp_NwkState == DEV_ROUTER) || (SampleApp_NwkState == DEV_END_DEVICE) ) { //周期發(fā)送 periodic消息 HalLedSet(HAL_LED_1, HAL_LED_MODE_ON)。 osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID, SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT, SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT )。} else {// 設(shè)備不在網(wǎng)絡(luò)中 }break； default； break； 基于 ZigBee 技術(shù)的傳感器無線信息采集 26 節(jié)點在成功組網(wǎng)后完成“ ~HELLO！ ~”字 符串的發(fā)送，并由協(xié)調(diào)器將節(jié)點信息傳送至上位機。 串口無線控制節(jié)點實驗在于使用上位機串口向 ZigBee 協(xié)調(diào)器發(fā)送相關(guān)指令，并通過無線傳播的方式將指令傳送到指定的終端節(jié)點，從而控制終端節(jié)點實現(xiàn)所發(fā)送的指令功能，例如控制節(jié)點設(shè)備的 LED 的開關(guān)狀態(tài)。 串口控制 LED 部分代碼： uint16 SampleApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events ) {afIningMSGPacket_t *MSGpkt。? (void)task_id。 // 已經(jīng)使用該變量，無需警告 if ( events amp。 SYS_EVENT_MSG ) {MSGpkt = (afIningMSGPacket_t *)osal_msg_receive( SampleApp_TaskID )。 while ( MSGpkt ) ? {switch ( MSGpkt ) {// 鍵被按下時接受數(shù)據(jù) case KEY_CHANGE: SampleApp_HandleKeys( ((keyChange_t *)MSGpkt)state, ((keyChange_t *)MSGpkt)keys )。break。 //節(jié)點收到信息后開始接收信息。 case AF_INCOMING_MSG_CMD: SampleApp_MessageMSGCB( MSGpkt )。 break。 //不管何時設(shè)備狀態(tài)改變依舊接收信息。 case ZDO_STATE_CHANGE: SampleApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt)。 if ( (SampleApp_NwkState == DEV_ZB_COORD)? || (SampleApp_NwkState == DEV_ROUTER) || (SampleApp_NwkState == DEV_END_DEVICE) ) {// 開始周期性傳送 periodic消息。 HalLedSet(HAL_LED_1, HAL_LED_MODE_ON)。 osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID,SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT, SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT )。} else {// 設(shè)備離開網(wǎng)絡(luò)。 } break。default: break。} osal_msg_deallocate( (uint8 *)MSGpkt )。 // 釋放內(nèi)存 MSGpkt = (afIningMSGPacket_t *)osal_msg_receive( SampleApp_TaskID )。 if one is available} 基于 ZigBee 技術(shù)的傳感器無線信息采集 27 PC 機通過串口發(fā)送指令到 ZigBee 協(xié)調(diào)器應用層（即 spi_ining_zapp_data時），應用層 調(diào)用 sampleapp_processmtmessage（ msgpkt）串行 處理功能， ， 當接收網(wǎng) 絡(luò) 數(shù) 據(jù) （ 即 該 af_ining_msg_cmd 事 件 發(fā) 生 時 ） ， 應用層 調(diào)用 sampleapp_messagemsgcb （ msgpkt ）功能 。在協(xié)調(diào)器程序所定義SampleApp_ProcessMTMessage(MSGpkt)中，我們設(shè)定當串口接收到“ on”字符串時，反方向發(fā)送“ set led on”，同時向終端節(jié)點傳送 0x01 指令，同理，在串口收到“ off”時反方向發(fā)送“ set led off”，同時向終端節(jié)點傳送 0x00 指令。 實驗現(xiàn)象為當 PC 機通過串口工具發(fā)送“ on”命令時，節(jié)點 模塊 LED 被點亮，發(fā)送“ off”時， LED 燈被熄滅。 return (events ^ SYS_EVENT_MSG)。 // 返回沒有處理的事件 } //發(fā)送消息 事件由定時器生成 // (由 SampleApp_Init()建立 ).? if ( events amp。 SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT ) { SampleApp_SendPeriodicMessage()。 // 發(fā)送 periodic消息 // 發(fā)送周期信息 (+ a little jitter)? osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID, SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT, (SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT + (osal_rand() amp。 0x00FF)) )。 return (events ^ SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT)。 // 返回沒有處理的事件。 } return 0。 // 丟棄未知事件。 } 基于 ZigBee 技術(shù)的傳感器無線信息采集 28 第 5 章 硬件部分設(shè)計 CC2530 CC2530 片上系統(tǒng)設(shè)計 是 一個實用的解決方案，基于 IEEE 標準和RF4CE 協(xié)議 、 ZigBee 聯(lián)盟 標準 ， 主要特點是 成本低，它可以 在 ZigBee 協(xié)議的基礎(chǔ)上形成一個大型的節(jié)點網(wǎng)絡(luò)，集成的射頻收發(fā)器 是 CC2530 模塊的 必不可少的性能， CPU 使用 增強 8051 型 ，可以 在系統(tǒng)閃存實現(xiàn)編程。目前， CC2530 芯片具有四個不同的閃存版本： CC2530F32/64/128/256，型號最后數(shù)字代表具有 多少 KB 的閃存 空間。 CC2530 具有多種操作模式，使其能夠 勝任 超低功耗要求系統(tǒng) 的 工作。同樣 運行模式 能 在低能量消耗率之間的快速切換。 CC2530F256 融合 了 全球領(lǐng)先的半導體公司 德州儀器 （ TI）的 黃金單元 ZigBee協(xié)議棧 ZStack，提供了一個完善而又強大的 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)解決方案 [29]。硬件圖如圖 。 圖 CC2530 硬件圖 ZigBee（ CC2530）模塊設(shè)計有兩個 LED 燈，用來編程調(diào)試使用，分別連接基于 ZigBee 技術(shù)的傳感器無線信息采集 29 CC2530 的 P1_0、 P1_1 兩個 IO 引腳， 2 個 LED 燈供陽極，即低電平時 LED 燈會被點亮。 傳感器 傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，就好像人類的眼睛、耳朵和鼻子能夠感受到色彩、聲音和氣味一樣。它是按照一定的規(guī)律將外界信息轉(zhuǎn)化為電信號或其他形式的信息輸出， 以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求 [30]。 市面上的傳感器類型不勝枚舉，按照原理或者功能不同又可以分成若干類。下面介紹幾種常見的傳感器。 （ 1） 溫濕度傳感器（如圖 ）：溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測量處理的電信號的設(shè)備或裝置。市場上的溫濕度傳感器一般是測量溫度量和相對濕度量。 （ 2） 壓力傳感器： 壓力 傳感器 是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號，模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號?；蛟谝欢芜B續(xù)的時間間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號 。 （ 3） 紅外對射傳感器（如圖 ）：其偵測原理乃是利用經(jīng) LED 紅外光發(fā)射二極體發(fā)射的脈 沖紅外線，再經(jīng)光學鏡面做聚焦處理使光線傳至很遠距離，由受光器接受。當紅外脈沖射束被遮斷時就會發(fā)出警報。 （ 4） 三軸加速傳感器（如圖 ）： 大多采用壓阻式、壓電式和電容式工作原理，產(chǎn)生的加速度正比于電阻、電壓和電容的變化，通過相應的放大和濾波電路進行采集。 （ 5） 霍爾開關(guān)傳感器（如圖 ）：利用霍爾元件控制電路的通斷，實現(xiàn)開關(guān)效應。 基于 ZigBee 技術(shù)的傳感器無線信息采集 30 圖 溫濕度傳感器硬件接口圖 圖 紅外對射傳感器硬件接口圖 圖 三軸加速傳感器硬件接口圖 基于 ZigBee 技術(shù)的傳感器無線信息采集 31 圖 霍爾開關(guān)傳感器硬件接口圖 基 于自組網(wǎng)的多節(jié)點溫度采集 實驗采用星型拓撲結(jié)構(gòu)，每個終端節(jié)點連接一個 SHT11 型溫濕度傳感器，采集并傳輸信息給上位機 ARM6410，借助觸摸顯示屏程序完成各節(jié)點溫濕度信息的顯示。硬件連接圖如圖 。 圖 多節(jié)點溫度采集 通過仿真器將完整工程文件分別下載到協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點，定義節(jié)點傳感器類型為溫濕度傳感器，注意各節(jié)點物理地址唯一，并設(shè)定唯一網(wǎng)絡(luò) PAN ID，避免與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沖突。組網(wǎng)成功后如圖 ，通過選擇相應節(jié)點，可獲取節(jié)點傳感基于 ZigBee 技術(shù)的傳感器無線信息采集 32 器所發(fā)送的信息。溫濕度傳感器與 ZigBee 模塊的 AD 排陣相連。 傳感器時鐘線與ZigBee 主板 P0_0 引腳相連，數(shù)據(jù)線與 P0_1 引腳相連。通過芯片相應控制代碼來檢測溫濕度傳感器狀態(tài)。 圖 自組網(wǎng)建立 PC 機串口無線控制終端節(jié)點 實驗中 PC 機通過串口與 ZigBee 協(xié)調(diào)器連接，并通過串口工具完成指令發(fā)送，協(xié)調(diào)器在收到指令后，對終端節(jié)點的無線控制，完成 LED 燈的亮滅操作。如圖 。 圖 串口控制 LED 燈硬件連接圖 將相應程序下載至協(xié)調(diào)器和各節(jié)點當中，通過 CCD_SETKEY 選擇所要連接的模塊為協(xié)調(diào)器，設(shè)置串口終端波特率 38400、 8 位、無奇偶校 驗、無硬件流。通過發(fā)送“ on”、“ off”信號來控制 LED 燈的亮滅，協(xié)調(diào)器在收到相應命令后，一方面對節(jié)點傳送指令，另一方面對串口信息進行回傳。如圖 。 基于 ZigBee 技術(shù)的傳感器無線信息采集 33 圖 串口終端顯示 結(jié)論 本文主要對 ZigBee 無線通信技術(shù)進行了介紹分析，著重于對 ZStack 協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)層進行了深入研究，在博創(chuàng)科技提供的物聯(lián)網(wǎng)教學平臺上，完成了網(wǎng)路曾的開發(fā)應用，實現(xiàn)了 ZigBee 協(xié)議模塊自組網(wǎng)功能，并成功完成了各節(jié)點的溫濕度采集，也實現(xiàn)了通過串口對節(jié)點設(shè)備的成功控制。 在 ZigBee 協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)中，分為物理層、 MAC 層、網(wǎng)絡(luò)層和應用層，重點分析了每一層所執(zhí)行的服務及完成的功能。通過在實驗項目中實際搭建網(wǎng)絡(luò)，分析組網(wǎng)、節(jié)點數(shù)據(jù)采集、串口數(shù)據(jù)通信以及無線控制節(jié)點過程，進一步驗證各