【正文】 下面介紹一下串口方法，將 Zigbee 模塊與N Y 程序入口 初始化中斷設(shè)置及串列傳輸速率設(shè)置 向寄存器中寫(xiě)入要發(fā)送的數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)發(fā)送完畢？ 返回 發(fā) 送數(shù)據(jù) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 開(kāi)發(fā)板對(duì)應(yīng)口相連，然后編寫(xiě)一段查詢(xún)方式的串口發(fā)送程序向上位機(jī)發(fā)數(shù)，注意，這段程序必須是在發(fā)送數(shù)據(jù)子程序當(dāng)中，假如程序可 以進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)子函數(shù)那么它將自動(dòng)向上位機(jī)發(fā)送串口數(shù)據(jù)，再將串口線接到接收模塊上，上位機(jī)上用串口助手設(shè)置為16 進(jìn)制收數(shù)。串口通訊函數(shù)的流程圖如圖 所示。在系統(tǒng)余暇時(shí)，封鎖偵聽(tīng)功能，以盡可能降低功耗。注意，選通命令 SFLUSHRX應(yīng)當(dāng)發(fā)出兩次，以確保 RFSTATUS. SFD位回到它的空閑狀態(tài)。這樣，接收幀有可能劃分為兩種類(lèi)型：一種長(zhǎng)度為 128字節(jié)；另一種長(zhǎng)度小于 128字節(jié)。然后在調(diào)用讀取子函數(shù)繼續(xù)讀取下一幀數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)程序的的流程圖如圖 所示。 圖 發(fā)送數(shù)據(jù)主程序 流程圖 數(shù)據(jù)讀取子程序設(shè)計(jì) 讀取傳感器數(shù)據(jù)程序需要完成器件的初始化和當(dāng)采集外部環(huán)境變量送 MCU 處理等功能。注意，在引導(dǎo)序列中的 2～ 8 個(gè)零符號(hào)是Y N Y Y N N 開(kāi)始 MCU 初始化，無(wú)線模塊初始化 傳感器采集數(shù)據(jù) 無(wú)線模塊是否為發(fā)送數(shù)據(jù)模式？ 配置 FIFO、啟動(dòng)無(wú)線模塊 發(fā)送數(shù)據(jù) 是否發(fā)送完？ 配置 FIFO、啟動(dòng)無(wú)線模塊 接收數(shù)據(jù) 是否接收完？ 判別節(jié)點(diǎn)號(hào)存入對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)區(qū) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 IEEE 所需的，它們包含在寄存器 SYNCWORDH： SYNCWORDL 之中。從節(jié)點(diǎn)主程序流程圖如圖 所示。其中主節(jié)點(diǎn)還要承擔(dān)將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī) 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 硬件電路 設(shè)計(jì)完成 以后，系統(tǒng)的主要功能將依賴(lài)于系統(tǒng)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 104C20122uFC20222uFC203104C204Vn VtU3 AMS1117VCC_5V 圖 其他模塊電源電路設(shè)計(jì) 因?yàn)槟壳艾F(xiàn)用傳感器大部分都是由 5V 電壓供電，所以這里應(yīng)加上對(duì)傳感器以及對(duì) MAX232 芯片供電的電源，一般采用 5V 電壓。 控制端整體電路選擇使用 供電。轉(zhuǎn)換完畢的串口信號(hào) TXD， RXD 直接和Zigbee 的串行口連接。標(biāo)準(zhǔn)指出 DTE 應(yīng)該擁有一個(gè)插頭（針輸出 ） ， DCE 擁有一個(gè)插座（孔輸出 ） 。 “ RS232” 是其最明確的名稱(chēng)。主要特點(diǎn) : （ 1） 全雙工操作（獨(dú)立的串行接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器 ） ； （ 2） 支持異步或同步操作； （ 3） 主機(jī)或從機(jī)提供時(shí)鐘的同步操作； （ 4） 高精度的串列傳輸速率發(fā)生器； （ 5） 支持 5， 6， 7， 8 或 9 位數(shù)據(jù)位和 1 位或 2 位停止位的串行數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu) 傳輸方式 ； （ 6） 由硬件支持的奇偶校驗(yàn)位發(fā)生和校驗(yàn)； （ 7） 數(shù)據(jù)過(guò)速檢測(cè)； （ 8） 幀錯(cuò)誤檢測(cè)； （ 9） 噪聲濾波，包括錯(cuò)誤的起始位檢測(cè)，以及數(shù)字低通濾波器； （ 10） 三個(gè)獨(dú)立的中斷：發(fā)送 結(jié)束中斷，發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空中斷，以及接收結(jié)束中斷； （ 11） 多處理器通訊模式； （ 12） 倍速異步通訊模式?？梢詰?yīng)用于辦公自動(dòng)化，車(chē)廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。這是世界上第一片支持 “一線總線 ”界面的溫度傳感器。 Zigbee 芯片內(nèi)單片機(jī)為低電平復(fù)位，為保證復(fù)位所需的時(shí)間和穩(wěn)定復(fù)位，在接一個(gè)電容，依靠電容的充放電來(lái)解決此問(wèn)題。在數(shù)據(jù)幀發(fā)送期間， RFSTATUS. SFD置 1，當(dāng)幀開(kāi)始定界符 SFD全部發(fā)送后，RFIF. IRQ_SFD中斷標(biāo)志置 1，請(qǐng)求 RF中斷。已經(jīng)在 RXFIFO中的數(shù)據(jù)不會(huì)受到溢出的影響，也就是說(shuō)，收到的幀可以讀出。 FIFO 溢出 在指定的時(shí)間內(nèi)， RXFIFO最多只能存放 128 字節(jié)。一旦讀出 RXFIFO一個(gè)字節(jié)， RFSTATUS. FIFOP就立即清 0。 RF寄存器 前 RXFI FO中的字節(jié)的數(shù)量。如果地址識(shí)別已經(jīng)禁止或者已經(jīng)獲得成功，則 RFSTATUS .SFD 位清 0。 DMA 在絕大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，推薦使用存儲(chǔ)器直接存取 （ DMA） 在存儲(chǔ)器和蕪線 模塊之間傳送數(shù)據(jù)， RADIO DMA觸發(fā)與無(wú)線模塊有關(guān)，該觸發(fā)支持 DMA控制器。 為無(wú)線模塊的功能定義的選通命令共計(jì) 9條，這 9條命令可以單獨(dú)使用，也可以組合為簡(jiǎn)單的程序下達(dá)給無(wú)線模塊。每個(gè)通道占用半個(gè)片碼偏移周期。片碼序列以 2 Mchip/s的速率傳送。片上穩(wěn)壓器提供校準(zhǔn)的 供電。在接收模式下?tīng)?zhēng)這些信號(hào)到達(dá)降頻轉(zhuǎn)換混頻器；而在發(fā)送模式下，這些信號(hào)到達(dá)升頻轉(zhuǎn)換混頻器。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 由于采用了內(nèi)部發(fā)送 /接收（ T/R）開(kāi)關(guān)電路，天線的界面以及匹配很容易實(shí)現(xiàn)，RF 為差動(dòng)連接。數(shù)據(jù)存放在 128 字節(jié)的 TXFIFO 之中（與RXFIFO 彼此分隔）。用戶(hù)可以通過(guò)特殊功能寄存器來(lái)讀這個(gè)RXFIFO 隊(duì)列。過(guò)濾掉殘余在中頻（ 2MHz）信號(hào)中的 1/Q 信號(hào)后，放大中頻信號(hào)。通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)發(fā)送出去。在接收模式中可以用中斷來(lái)使用清除通道評(píng)估（ CCA）。使用先進(jìn)先出讀取數(shù)據(jù)需要通過(guò)特殊功能寄存器界面。 CC2430 的無(wú)線接收器是一個(gè)低中頻的接收器。系統(tǒng)時(shí)鐘同時(shí)也可以提供給 8051 所有外部設(shè)備使用。 表 存儲(chǔ)空間及功能表 存儲(chǔ)空間名稱(chēng) 存儲(chǔ)空間位數(shù) 功能及訪問(wèn)方式 代碼（ CODE） 16 位只讀存儲(chǔ)空間 用于程序存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)（ DATA） 8 位可存取存儲(chǔ)空間 可以直接或間接被單個(gè)的 CPU 指令訪問(wèn)。 1% RF_P 32 在 RX 期間向 LNA 輸入正向射頻信號(hào)；在 TX 期間接收來(lái)自PA 的輸入正向射頻信號(hào) RF_N 34 在 RX 期間向 LNA 輸入負(fù)向射頻信號(hào)；在 TX 期間接收來(lái)自PA 的輸入負(fù)向射頻信號(hào)。 （ 3） 全部 21 個(gè)數(shù)字 I/O 口引腳都具有回應(yīng)外部的中斷能力。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 I/O 端口線引腳功能 CC2430 有 21 個(gè)可編程的 I/O 口引腳， P0、 P1 口是完全的 8 位口， P2 口只有 5個(gè)可使用的位。除了速度的提高， CC2430 增加內(nèi)核還增加了二個(gè)部分：另一個(gè)數(shù)據(jù)指針以及擴(kuò)展 18 個(gè)中斷源。 CC2430 增 強(qiáng)型 8051 內(nèi)核使用標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令集，具有 8 倍的標(biāo)準(zhǔn) 8051 內(nèi)核的性能。一個(gè) AES 協(xié)處理器被集成在CC2430，以支持 MAC 安全所需的（ 128 位關(guān)鍵字） AES 的運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)盡可能少的占用微控制器。 8K 字節(jié)靜態(tài) RAM，其中的 4K 字節(jié)是超低功耗SRAM。 CC2430 芯片的主要特點(diǎn)如下 （ 1） 高性能、低功耗的 8051 微控制器內(nèi)核； （ 2） 適應(yīng) 的 RF 收發(fā)器 ； （ 3） 極高的接收靈敏度和抗干擾性能； （ 4） 32/64/128KB 閃存； （ 5） 8 KBSRAM，具備在各種供電方式下的數(shù)據(jù)保持能力； （ 6） 強(qiáng)大的 DMA 功能； （ 7） 只需極少的外接元件； （ 8） 只需一個(gè)晶體，即可滿足組網(wǎng)需要；電流消耗小 ； （ 9） 掉電方式下，電流消耗只有 A，外部中斷或者實(shí)時(shí)鐘能喚醒系統(tǒng)； （ 10） 掛起方式下，電流消耗小于 A，外部中斷能喚醒系統(tǒng)； （ 11） 硬件支持避免沖突的載波偵聽(tīng)多路存取 （ CSMACA） ； （ 12） 電源電壓范圍寬 （ ～ V） ； （ 13） 支持?jǐn)?shù)字化的接收信號(hào)強(qiáng)度指示器 /鏈路質(zhì)量指示（ RssI/LQI）； （ 14） 具有 8 路輸入 8～ 14 位 ADC； （ 15） 2 個(gè)支持多種串行通信協(xié)議的 USART； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 （ 16） 1 個(gè) IEEE 媒體存取控制（ MAC）定時(shí)器； （ 17） 1 個(gè)通用的 16 位和 2 個(gè) 8 位定時(shí)器； （ 18） 21 個(gè)通用 I/O 引腳，其中 2 個(gè)具有 20mA 的電流吸收或電流供給能力。這種解決方案能夠提高性能并滿足以 ZigBee 為基礎(chǔ)的 波段應(yīng)用對(duì)低成本，低功耗的要求。 與其他濕度傳感器相比 HS1101 具有 全互換性在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正；長(zhǎng)時(shí)間飽和下快速脫濕；可以自動(dòng)化焊接； 包括波峰焊或水浸； 高可靠性與長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性；專(zhuān)利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)；可用于線性電壓或頻率輸出回爐；快速反應(yīng)時(shí)間。他在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較 DS1820 有了很大的改進(jìn)，給用戶(hù)帶來(lái)了更方便的使用和更令人滿意的效果。 DS18B20 是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DS1820 之后最新推出的一種改進(jìn)型智能 Zigbee 芯片內(nèi)部集成增強(qiáng)型8051 單片機(jī) Zigbee 芯片內(nèi)部集成射頻模塊 溫濕度傳感器 電源模塊 串口通信模塊 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 溫度傳感器。它使用 1個(gè) 8位 MCU（ 8051） ，具有 32/64/128 KB可編程閃存和 8KB的 RAM，還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 （ ADC） 、幾個(gè)定時(shí)器 （ Timer） 、 AES128 協(xié)同處理器、看門(mén)狗定時(shí)器 （ Watchdog Timer） 、 32 kHz晶振的休眠模式定時(shí)器、上電復(fù)位電路 （ Power On Reset） 、 掉電檢測(cè)電路 （ Brown Out Detection） 以及 21個(gè)可編程 I/O引腳。 CC2430/CC2431 是一顆真正的系統(tǒng)芯片 （ SoC） CMOS 解決方案。 圖 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖 硬件系統(tǒng)方案論證 Zigbee 芯片的選擇 CC2430/CC2431是 Chipcon公司推出的用來(lái)實(shí)現(xiàn)嵌入式 ZigBee應(yīng)用的片上系統(tǒng)。 第二種方案是 Zigbee 協(xié)處理器在 MCU 上運(yùn)行， Zigbee 協(xié)議?？蚣芎艽?，對(duì)單片機(jī)的要求也比較高，目前市售 MCU 成本較低的芯片存儲(chǔ)器都不是很大，且沒(méi)有為運(yùn)行 Zigbee 協(xié)議棧的專(zhuān)門(mén)的 MCU，況且增加 MCU 會(huì)無(wú)形中的增加了成本，給設(shè)計(jì)帶來(lái)了不便，所以也不采用這一方案。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 2 章 方案論證 總體方案設(shè)計(jì) 在成熟的溫濕度采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 。 （ 1）通過(guò) 研究無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)測(cè)試平臺(tái)和工具，提出一整套面向無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的仿真、測(cè)試、監(jiān)控的理論，形成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試和監(jiān)控的理論框架，并應(yīng)用到實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)管理中。 分配地址后 ，將通過(guò) MAC 層發(fā) 出 MLME_START. request 原語(yǔ)開(kāi)始運(yùn)行新的個(gè)域網(wǎng) ， NLME NETWO RK FORMAT ION. confirm 原語(yǔ)返回網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成的確認(rèn)。 此后網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體發(fā)送 MLME_SCAN. request 原語(yǔ)執(zhí)行主動(dòng)掃描 , 搜索所有的 Zigbee設(shè)備 。 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)機(jī)制 新的網(wǎng)絡(luò)首先由協(xié)調(diào)器設(shè)備建立 ， 啟動(dòng)時(shí)協(xié)調(diào)器搜索附近其他協(xié)調(diào)器 ， 如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)協(xié)調(diào)器 ， 它就通過(guò)發(fā)送 NLME NETWORK FORMAT ION. confirm 原語(yǔ)啟動(dòng)一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)建立過(guò)程 。每個(gè)服務(wù)實(shí)體都通過(guò)服務(wù)接入點(diǎn)為上層提供一個(gè)界面，每個(gè)服務(wù)接入點(diǎn)都支持一定數(shù)量的服務(wù)原語(yǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)所需功能。 圖 WSN 網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu) ZigBee 協(xié)議棧 根據(jù) ZigBee 聯(lián)盟公布的 ZigBee 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)芯片生產(chǎn)廠家都公布了基于自己+ 數(shù)據(jù)處理中心 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 產(chǎn)品 ZigBee 協(xié)議棧。 ZigBee 終端設(shè)備，既可以是全功能設(shè)備，也可以是簡(jiǎn)化功能設(shè)備，它只能與其父節(jié)點(diǎn)通信，從其父節(jié)點(diǎn)處獲得網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符、短地址等相關(guān)信息。 ZigBee 協(xié)調(diào)器，即 ZigBee 的個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器，是網(wǎng)絡(luò)建立的起點(diǎn)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的初始化，確定個(gè)域網(wǎng)標(biāo)識(shí)符和網(wǎng)絡(luò)工作的物理通道，并統(tǒng)籌短地址的分配。 2020 年初發(fā)布的 《 國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》為信息技術(shù)定義了 3 個(gè)前沿方向，其中 2 個(gè)與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究直接相關(guān)，即智能感知技術(shù)和自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。國(guó)內(nèi)的一些科研單位和大學(xué)，如中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所、軟件所及清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)從 2020 年開(kāi)始在時(shí)間同步與定位、傳感器數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)方面開(kāi)展了研究工作。 Behn