基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能倉儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
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主要任務(wù)有八個(gè)，其中macEventloop負(fù)責(zé)MAC層事件處理；nwk event loop負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層路由處理；Hal ProcessEvent完成硬件管理的任務(wù)；MT ProcessEvent模塊主要用于網(wǎng)絡(luò)調(diào)試工具；應(yīng)用支持子層處理函數(shù)APS event loop一般用戶不要修改；ZDApp event loop為應(yīng)用層處理函數(shù)，可根據(jù)需要修改；SennorApp ProcessEvent和SerialApp ProcessEvent為用戶應(yīng)用層處理函數(shù)，前者主要用于終端和路由設(shè)備的溫度、濕度等數(shù)據(jù)采集及發(fā)送模塊，后者主要用于協(xié)調(diào)器與主機(jī)間串口通信模塊。
3．1 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器需要在應(yīng)用層添加SerialApp ProcessEven處理函數(shù)，協(xié)調(diào)器工作的主程序如圖2所示，協(xié)調(diào)器上電后，由啟動(dòng)代碼來初始化硬件系統(tǒng)和軟件架構(gòu)需要的各個(gè)模塊，然后協(xié)調(diào)器會(huì)在默認(rèn)的信道上建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并指定網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)PANID，協(xié)調(diào)器建網(wǎng)成功后進(jìn)入監(jiān)控模式，當(dāng)有路由或者終端節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入時(shí)，對(duì)其分配16位短地址；當(dāng)有數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)協(xié)調(diào)器會(huì)接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/155067.htm
本文中協(xié)調(diào)器采用的ZStack 2．4．0版本協(xié)議，協(xié)調(diào)器組網(wǎng)要進(jìn)行如下步驟：1)首先從NV中讀出設(shè)備的邏輯類型并將設(shè)備邏輯類型改寫為ZG_DEVICETYPE_COORDINATOR，設(shè)置設(shè)備的啟動(dòng)方式為ZCD_STARTOPT_AUTO_START；2)設(shè)備、任務(wù)初始化后，進(jìn)入事件處理函數(shù)處理ZB_ENT RY_EVENT事件，執(zhí)行zb_StartRequest()，該函數(shù)的功能是啟動(dòng)ZigBee協(xié)議棧，建立網(wǎng)絡(luò)；3)設(shè)備啟動(dòng)完成后進(jìn)去回調(diào)函數(shù)zb_StartConfir m，如果設(shè)備成功啟動(dòng)，修改設(shè)備狀態(tài)為APP START，如果設(shè)備啟動(dòng)失敗，設(shè)置定時(shí)器，重新執(zhí)行zb_StartRequest()。在與PC機(jī)通信時(shí)為了數(shù)據(jù)能夠及時(shí)收發(fā)，降低能耗，需要在程序中增加采用中斷方式的UARTO處理函數(shù)，再通過串口寫函數(shù)HaUARTWrite()在上位機(jī)上顯示接收到的信息。
3．2 終端節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)
終端節(jié)點(diǎn)需要在應(yīng)用層添加SennorApp ProcessEvent處理函數(shù)，使節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)采集和無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/傳感器">傳感器節(jié)點(diǎn)工作流程如圖3所示。終端節(jié)點(diǎn)需上電后立即搜尋并請(qǐng)求加入網(wǎng)絡(luò)，直接在ZB_ENTRY_EVENT事件的處理中執(zhí)行zb_StartRequest()，新插入的節(jié)點(diǎn)必須通過已存在網(wǎng)絡(luò)中的全功能設(shè)備(包括路由器和協(xié)調(diào)器)才能成功進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，在通信范圍內(nèi)的全功能設(shè)備會(huì)響應(yīng)請(qǐng)求加入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，然后為該節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的網(wǎng)絡(luò)地址。然后進(jìn)入“睡眠-喚醒采集數(shù)據(jù)-睡眠”低功耗工作模式，其中通過編寫void myApp_Measure()函數(shù)來采集并發(fā)送數(shù)據(jù)。
4 節(jié)點(diǎn)的能耗分析
能耗是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要指標(biāo)，決定網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。為了降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的綜合能耗，本設(shè)計(jì)中終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)采用“睡眠-喚醒采集數(shù)據(jù)-睡眠”低功耗工作模式。
下面對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電池壽命進(jìn)行了評(píng)估。測試中節(jié)點(diǎn)使用兩節(jié)1．5V的南孚電池供電。如果使節(jié)點(diǎn)每15min進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集的話，那么一次工作循環(huán)的能耗應(yīng)為節(jié)點(diǎn)采集一次數(shù)據(jù)發(fā)送的能量(35．58mAh)加上睡眠時(shí)的能耗(360 μAh)，試驗(yàn)中3V電池電壓下工作，電量大約是2200mAh，經(jīng)實(shí)際測試節(jié)點(diǎn)上CC2530模塊最低電壓供電量為2．0V，傳感器模塊中濕度傳感器的最低工作電壓為2．4V，因此節(jié)點(diǎn)的最低供電電壓應(yīng)為2．4V。根據(jù)文獻(xiàn)中介紹的能耗估算方法可知：電池能提供約為440mAh的電量使得節(jié)點(diǎn)有效工作，經(jīng)計(jì)算得一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可以有效工作44519次，工作時(shí)間約為1．27年。
5 結(jié)論
基于CC2530的ZigBee技術(shù)的智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)可以對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行無線遠(yuǎn)程采集與管理，開發(fā)成本低，能量消耗低，并且安裝維護(hù)比較簡單，只需一次安裝就可以長期使用，具備了傳統(tǒng)倉儲(chǔ)管理無法比擬的優(yōu)勢，較好地解決了傳統(tǒng)倉儲(chǔ)管理中設(shè)備復(fù)雜、效率低下等問題。
評(píng)論