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(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的條形碼識(shí)別管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性差，自動(dòng)化程度低，以及單一的RFID管理系統(tǒng)因?yàn)榕c服務(wù)器的有線通信而受到的諸多限制缺點(diǎn)，提出了一種將搜集電子設(shè)備健康信息的RFID射頻識(shí)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(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的混合組網(wǎng)。實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)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(shí)用性和推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：ZigBee；CC2430；有限狀態(tài)機(jī)；混合組網(wǎng)

0 引言
目前，有些采用RFID射頻識(shí)別裝置的檢測(cè)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(dòng)式閱讀器，將數(shù)據(jù)及時(shí)傳同服務(wù)器的方式無非是采用有線的方式或者用存儲(chǔ)卡來轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。有線通信方式的檢測(cè)范圍有限，而移動(dòng)式閱讀器又無法滿足實(shí)時(shí)性的需求。針對(duì)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(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣，檢測(cè)的范圍可以極大的拓展，實(shí)時(shí)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(jì)方法。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
電子設(shè)備遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，本設(shè)計(jì)的主要丁作是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)RFID閱讀器與ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的混合組網(wǎng)，用于對(duì)電子沒備健康狀態(tài)參數(shù)的采集和存儲(chǔ)。RFID標(biāo)簽將從被測(cè)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(diǎn)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(jī)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(cè)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后即可得到該被測(cè)裝備的健康信息。服務(wù)器上的故障診斷和預(yù)測(cè)軟件還可提供遠(yuǎn)程登錄功能，通過互聯(lián)網(wǎng)即可監(jiān)控到被測(cè)裝備的健康狀態(tài)。ZigBee RFID節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)里有LCD顯示模塊，一些明顯的和易被檢測(cè)的故障在ZigBee-
RFID節(jié)點(diǎn)上也可以顯示出來，從而構(gòu)成了一套覆蓋范圍廣，功能強(qiáng)，實(shí)時(shí)性好的電子設(shè)備診斷系統(tǒng)。

2 硬件設(shè)計(jì)
整個(gè)ZigBee-RFID節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)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(jì)的無線射頻收發(fā)模塊，其接口主要包括電源、4個(gè)A／D口和12個(gè)I／O口，以方便靈活地應(yīng)對(duì)各種擴(kuò)展應(yīng)用。由于nRF9E5中沒有片內(nèi)Fla sh等存儲(chǔ)器，所以，程序代碼必須從片外存儲(chǔ)器裝載，利用SPI接口從片外E2PROM加載程序時(shí)，其默認(rèn)使用的存儲(chǔ)器為25AA320。本設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用的就是這四個(gè)SPI接口以及兩個(gè)I／O口來進(jìn)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(gè)8位處理器(8051內(nèi)核)。系統(tǒng)中的CC2430在接收和發(fā)射時(shí)的工作電流均低于27 mA，休眠時(shí)最低僅0．6μA，加上其休眠模式與工作模式的超短切換時(shí)間等特點(diǎn)，都使得其非常適合對(duì)電池壽命要求很高的應(yīng)用。