【正文】 s Guide[S].Texas Instrument. . [6] STC12C5A60S2 系列單片機(jī)器件手冊(cè) [S].南通國(guó)芯微電子科技 有限公司 . . [7] PCA82C250 Datasheet[M].Philips . [8] SIM900A 硬件設(shè)計(jì)手冊(cè) [S].上海 SIMCOM 公司 .. [9] MAX485 Datasheet[S].Maxim . [10] DHT11 數(shù)據(jù)手冊(cè) .廣東奧松公司 .. [11] ZStack API[S].Texas . [12]崔遜學(xué) ,左從菊 .無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)明教程 [M].北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020. [13]肖俊芳 . 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的若干關(guān)鍵技術(shù)研究 . 上海交通大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文 ,2020. [14]馬建慶 .無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)鍵技術(shù)研究 .上海 :復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)信息與技術(shù)系 ,2020. [15]鄧安遠(yuǎn) ,于林峰 .無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議研究進(jìn)展 .科技傳播 ,2020. [16]楊卓靜 ,孫宏志 ,任晨虹 . 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)綜述 , 中國(guó)科技信息 ,2020. [17]陳海光 .無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中若干安全問題研究 .復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文， 2020. [18]劉濤，趙計(jì)生．基于 ZigBee技術(shù)的農(nóng)田自動(dòng)節(jié)水灌溉系統(tǒng)．測(cè)控技術(shù)． 2020， 27(2)：95— 99. 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[3] ZStack User39。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)施過(guò)程中，也使用到了許多開源軟件，參考了許多來(lái)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。同時(shí)，通過(guò)閱讀這樣一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目的代碼，我們也學(xué)習(xí)到了在一個(gè)比較大的項(xiàng)目中怎樣去劃分模塊組織代碼。通過(guò)完成這些硬件電路的設(shè)計(jì)和制作，我們對(duì)于電路及 其工作原理的理解進(jìn)一步加深了，很多問題原先只是一個(gè)概念上的理解，而現(xiàn)在，有了切身的體會(huì)和認(rèn)識(shí)，比如，上拉電阻，通過(guò)解決幾次電路故障，使得我們對(duì)于什么時(shí)候該用上拉電阻、以及它的作用這些問題的認(rèn)識(shí)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(guò)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。 } 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 第四章、 總結(jié) 我們通過(guò)長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月的制作和學(xué)習(xí)，初步完成了系統(tǒng)的硬件和部分軟件的編寫，在這個(gè)過(guò)程中，我們收獲非常大。 //返回未處理的消息 return (events ^ SYS_EVENT_MSG)。 case GenericApp_HandleKeys( ((keyChange_t *)MSGpkt)state, ((keyChange_t *)MSGpkt)keys )。 while ( MSGpkt ) { switch ( MSGpkt ) { case GenericApp_ProcessZDOMsgs( (zdoIningMsg_t *)MSGpkt )。 // Intentionally unreferenced parameter if ( events amp。 byte sentTransID。 // Data Confirmation message fields byte sentEP。 uint16 GenericApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events ) { afIningMSGPacket_t *MSGpkt。 } 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 Match_Desc_rsp 消息。 ZDO_RegisterForZDOMsg( GenericApp_TaskID, End_Device_Bind_rsp )。GenericApp_epDesc )。 = noLatencyReqs。 = (SimpleDescriptionFormat_t *)amp。 = amp。 = 0。 = (afAddrMode_t)AddrNotPresent。 GenericApp_NwkState = DEV_INIT。首先向應(yīng)用程序框架注冊(cè)了一個(gè)端點(diǎn) (endpoint)，這里端點(diǎn) (endpoint)的概念類似于其他地方所說(shuō)的端口的含義，然后向系統(tǒng)注冊(cè)了所有的按鍵消息，此處注冊(cè)時(shí)傳入了當(dāng)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(jìn)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(cè)了按鍵消息的任務(wù)的消息隊(duì)列中。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(gè)任務(wù)，用于處理網(wǎng)絡(luò) (macTask,nwk,aps,apsf)、硬件 (hal)、監(jiān)測(cè)與控制 (mt_task),最后是用戶自定義任務(wù) GenericApp 的初始化。 } 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 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(gè)任務(wù) ID(TaskID)與之相關(guān)聯(lián)，這個(gè) TaskID 是全局范圍類分辨各任務(wù)的唯一標(biāo)示。 if defined ( ZIGBEE_FREQ_AGILITY ) || defined ( ZIGBEE_PANID_CONFLICT ) ZDNwkMgr_Init( taskID++ )。 if defined ( ZIGBEE_FRAGMENTATION ) APSF_Init( taskID++ )。 if defined( MT_TASK ) MT_TaskInit( taskID++ )。 nwk_init( taskID++ )。 osal_memset( tasksEvents, 0, (sizeof( uint16 ) * tasksCnt))。 下面通過(guò)對(duì)代碼的分析具體說(shuō)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(duì)列，進(jìn)行任務(wù)初始化 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(gè)任務(wù) ID 號(hào)變量，其值從 0void osalInitTasks( void ) { uint8 taskID = 0。以上是一個(gè)大致的流程，在協(xié)議棧中具體編程時(shí)， 通常需要事先建立一個(gè)任務(wù)，因?yàn)閰f(xié)議棧以任務(wù)為單位維護(hù)消息隊(duì)列，即每個(gè)任務(wù)有一個(gè)消息隊(duì)列。編程時(shí)，需要通過(guò)協(xié)議棧的接口建立用戶任務(wù)，然后為目標(biāo)消息注信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 冊(cè)處理函數(shù)，對(duì)消息進(jìn)行捕獲處理。終端節(jié)點(diǎn)需要在通過(guò)軟件在空閑時(shí)進(jìn)入低功耗狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)功耗的降低。另外要與協(xié)調(diào)器通信，同時(shí)要監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生異常時(shí)，需要嘗試自動(dòng)恢復(fù)。 其他部分 ： 兩個(gè)按鈕、兩個(gè)狀態(tài)指示 LED、一個(gè) 10 腳下載和仿真接口、復(fù)位按鍵。采集的相對(duì)濕度范圍是20%到 95%，并且支持低功耗模式，價(jià)格低廉 [10]。 傳感器模塊： 本節(jié)點(diǎn)模塊中使用的傳感器是 DHT11，它是一個(gè)溫濕度一體的傳感器、通過(guò)單總線與 CC2530 進(jìn)行通信。終端節(jié)點(diǎn)的天線部分采用 PCB印刷平衡差分天線或者單端天線。節(jié)點(diǎn)采用電池供電。某些情況下可以接受指令，控制繼電器或者其他執(zhí)行部件進(jìn)行動(dòng)作。 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 圖 38網(wǎng)關(guān)部分程序運(yùn)行示意圖 開始 初始化過(guò)程 ，依次是： IO 端口初始 化、串口初始化、 LCD102 顯示初始化、按鍵初始化、 CAN 總線協(xié)議控制器初始化、定時(shí)器初始化、無(wú)線模塊初始化 主程序循環(huán) 按鍵事件消息處理 網(wǎng)關(guān)間數(shù)據(jù)收發(fā)事件處理 無(wú)線模塊數(shù)據(jù)采集事件處理 顯示更新事件處理 數(shù)據(jù)上傳事件處理 (串口或 GPRS) 中斷處理函數(shù)： 主要包括串口中斷、按鍵中斷、 SPI數(shù)據(jù)接收中斷。并且可以控制無(wú)線模塊的開關(guān)。 ,zig 與 ZigBee 模塊進(jìn)行通信，接收無(wú)線模塊上傳的數(shù)據(jù)。 , 本文件包含了與 CAN 總線硬件配置緊密相關(guān)的內(nèi)容，如復(fù)位引腳的位置、中斷引腳的位置、中斷函數(shù)的定義、還有一些輔助函數(shù)如 sja1000 復(fù)位函數(shù)， sja1000初始化函數(shù)，該初始化包含了 sja1000 正常工作所需的所有配置和初始化，其內(nèi)部調(diào)用 Zlg_can 中的一些函數(shù)，將它們封裝到一個(gè)函數(shù)中，本文件中的初始化函數(shù)由主函數(shù)進(jìn)行調(diào)用 ,men 主要包含菜單部分的內(nèi)容，所有菜單相關(guān)操作都在該部分進(jìn)行，包括菜 單上翻、下翻、返回、確定、顯示菜單等，該部分調(diào)用 lcd1602 部分的顯示函數(shù)進(jìn)行菜單顯示和更新，菜單顯示內(nèi)容等變量的定義和聲明都在該部分 ,gprs.h 該部分主要包括了 GPRS 模塊的相關(guān)操作，具體包括模塊開機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，模塊開關(guān)機(jī)，信號(hào)質(zhì)量查詢、運(yùn)營(yíng)商信息查詢、 SIM 卡信息查詢、短信的接受、發(fā)送、刪除、回復(fù)等（不支持中文短信）并且可以根據(jù)短信內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)操作， GPRS 網(wǎng)絡(luò)的連接初始化， GPRS網(wǎng)絡(luò)連接與斷開， TCPIP 連接的建立與維護(hù)， TCPIP連接狀態(tài)的查詢， TCPIP 數(shù)據(jù)包的收發(fā)，撥號(hào)掛機(jī) ，以及一般的 AT 指令的執(zhí)行。首先是程序主體的框架，程序按照硬件模塊和邏輯功能分為多個(gè)文件，其主要模塊如 表 31 所示 ： 表 31程序模塊說(shuō)明表 文件名 功能 主要包含 軟件執(zhí)行入口函數(shù) ， 主要包含按鍵處理函數(shù)、按鍵中斷函數(shù)、鍵值變量的定義等 ,L 主要包含 LCD1602 初始化函數(shù)、顯示字符函數(shù)、顯示字符串函數(shù)、清屏函數(shù)等內(nèi)容 ,Misc.h 主要包含一些輔助函數(shù)如整形到字符串轉(zhuǎn)化、延時(shí)函數(shù)、單片機(jī) IO 口配置初始化函數(shù) ,Tim 主要包含定時(shí)器 0 初始化函數(shù)，定時(shí)事件發(fā)生函數(shù)、定時(shí)器 0 中斷函數(shù)等功能，很多功能如 LCD 屏的定時(shí)更新顯示，就是由該模塊產(chǎn)生 的定時(shí)事件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的。以上是整個(gè)網(wǎng)關(guān)部分程序設(shè)計(jì)的主要思路，即事件消息驅(qū)動(dòng)，緊急任務(wù)在中斷中執(zhí)行并迅速返回，其余任務(wù)在主循環(huán)中執(zhí)行，各個(gè)任務(wù)只執(zhí)行自己的任務(wù)，分工明確。比如之前的按鍵的例子，在主程序循環(huán)中，按鍵任務(wù)檢測(cè)到按鍵標(biāo)志位被設(shè)置，則認(rèn)為有按鍵按下，則進(jìn)一步調(diào)用按鍵處理程序讀取判斷鍵值（該鍵值已由按鍵中斷識(shí)別并存入變量，此處僅僅是從內(nèi)存中讀取并判讀其邏輯功能），假設(shè)該鍵值為 0，其對(duì)應(yīng)的邏輯功能設(shè)為“返回主菜單”，則按鍵處理程序執(zhí)行相應(yīng)操作，它將菜單指針歸零（即指向第一條），然后清除確認(rèn)按鈕狀態(tài)標(biāo)識(shí)位等，然后設(shè)置菜單更新標(biāo)識(shí)位，即按鍵處理程序只執(zhí)行按鍵處理識(shí)別任務(wù)，而菜單更新則由菜單任務(wù)去進(jìn)行。網(wǎng)關(guān)部分作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最為復(fù) 雜的一個(gè)部分，其內(nèi)部含有最多的硬件模塊，在網(wǎng)關(guān)主控制器程序中，需要驅(qū)動(dòng)所有這些外部模塊協(xié)同工作，為了保證穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，本系統(tǒng)中網(wǎng)關(guān)采用了基于事件驅(qū)動(dòng)的模型進(jìn)行編程，參考了一些 RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)理念，比如，將按鍵輸入處理、 LCD 界面顯示、網(wǎng)絡(luò)通信等分為多個(gè)任務(wù)，不同的任務(wù)之間通過(guò)消息來(lái)進(jìn)行通信和協(xié)調(diào)，比如，當(dāng)用戶按下按鍵時(shí)，按鍵中斷處理程序第一時(shí)間獲取到按鍵信息，如鍵值，并存入全局變量中，然后，設(shè)置按鍵標(biāo)志位，然后中斷返回。如圖所示：手持終端可以通過(guò)無(wú)線與協(xié)調(diào)器連接，查看網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，可以與終端節(jié)點(diǎn)直接通過(guò)無(wú)線通信，從而配置終端節(jié)點(diǎn)，彌補(bǔ)了上位機(jī)和 PC 監(jiān)控軟件無(wú)法移動(dòng)使用限制。共有四個(gè) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)以對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)器為中心，每個(gè) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中采用樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同時(shí)定期向上位機(jī)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)描述。 網(wǎng) 關(guān)軟件設(shè)計(jì) 圖 36 典型的 RS485半雙工網(wǎng)絡(luò)示意圖 如圖 36 所示， 協(xié)調(diào)器網(wǎng)關(guān)在整個(gè)系統(tǒng)中扮演了數(shù)據(jù)匯聚和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的功能，所以它的軟件部分主