電子設(shè)備診斷系統(tǒng)中RFID系統(tǒng)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：針對傳統(tǒng)的條形碼識別管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時性差，自動化程度低，以及單一的RFID管理系統(tǒng)因為與服務(wù)器的有線通信而受到的諸多限制缺點，提出了一種將搜集電子設(shè)備健康信息的RFID射頻識別系統(tǒng)整合到ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)中的無線數(shù)據(jù)傳輸方案。該方案將RFID閱讀器和ZigB ee終端集成為ZigBee-RFID節(jié)點，可實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)的混合組網(wǎng)。實際測試結(jié)果表明，本設(shè)計可以使RFID系統(tǒng)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)良好的結(jié)合，從而解決傳統(tǒng)RFID閱讀器布局受限的問題，具有一定的實用性和推廣價值。
關(guān)鍵詞：ZigBee；CC2430；有限狀態(tài)機；混合組網(wǎng)

0 引言
目前，有些采用RFID射頻識別裝置的檢測系統(tǒng)雖然能夠獲得設(shè)備的健康信息，但是，無論是同定式的RFID閱讀器還是移動式閱讀器，將數(shù)據(jù)及時傳同服務(wù)器的方式無非是采用有線的方式或者用存儲卡來轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。有線通信方式的檢測范圍有限，而移動式閱讀器又無法滿足實時性的需求。針對這一問題，本文提出了一種將RFID閱讀器與ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)終端整合的方案，該方案使得RFID閱讀器也成為ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點，這樣，檢測的范圍可以極大的拓展，實時性的需求也可以得到滿足。本文的主要工作是考慮ZigBee終端如何與RFID閱讀器通信以及自身狀態(tài)轉(zhuǎn)換的問題，具體闡述了ZigBee終端與RFID閱讀器混合組網(wǎng)的軟硬件設(shè)計方法。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
電子設(shè)備遠程診斷系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，本設(shè)計的主要丁作是設(shè)計并實現(xiàn)RFID閱讀器與ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的混合組網(wǎng)，用于對電子沒備健康狀態(tài)參數(shù)的采集和存儲。RFID標簽將從被測電子設(shè)備上采集健康狀態(tài)參數(shù)，然后通過ZigBee-RFID節(jié)點內(nèi)部的RFID閱讀器模塊讀取這些數(shù)據(jù)并傳給ZigBee終端模塊，最后經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給ZigBee協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器與上位機服務(wù)器采用USB口連接，健康狀態(tài)參數(shù)傳回給服務(wù)器后，利用電子設(shè)備故障診斷和預(yù)測軟件對數(shù)據(jù)進行分析后即可得到該被測裝備的健康信息。服務(wù)器上的故障診斷和預(yù)測軟件還可提供遠程登錄功能，通過互聯(lián)網(wǎng)即可監(jiān)控到被測裝備的健康狀態(tài)。ZigBee RFID節(jié)點的設(shè)計里有LCD顯示模塊，一些明顯的和易被檢測的故障在ZigBee-
RFID節(jié)點上也可以顯示出來，從而構(gòu)成了一套覆蓋范圍廣，功能強，實時性好的電子設(shè)備診斷系統(tǒng)。

2 硬件設(shè)計
整個ZigBee-RFID節(jié)點的硬件設(shè)計框圖如圖2所示，分為RFID閱讀器模塊和ZigBee終端模塊，其中RFID閱讀器模塊采用的是利用nRF9E5芯片設(shè)計的無線射頻收發(fā)模塊，其接口主要包括電源、4個A／D口和12個I／O口，以方便靈活地應(yīng)對各種擴展應(yīng)用。由于nRF9E5中沒有片內(nèi)Fla sh等存儲器，所以，程序代碼必須從片外存儲器裝載，利用SPI接口從片外E2PROM加載程序時，其默認使用的存儲器為25AA320。本設(shè)計中主要運用的就是這四個SPI接口以及兩個I／O口來進行UART串行通信。ZigBee終端模塊采用德州儀器的CC2430芯片。該芯片集成了ZigBee射頻前端、內(nèi)存和1個8位處理器(8051內(nèi)核)。系統(tǒng)中的CC2430在接收和發(fā)射時的工作電流均低于27 mA，休眠時最低僅0．6μA，加上其休眠模式與工作模式的超短切換時間等特點，都使得其非常適合對電池壽命要求很高的應(yīng)用。