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)

ZigBee-RFID節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用程序采用有限狀態(tài)機(jī)風(fēng)格，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖7所示。其中狀態(tài)關(guān)系主要分為：節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)；節(jié)點(diǎn)加入成功信息通報(bào)；節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵應(yīng)用以及節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)。在節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵應(yīng)用狀態(tài)里，UART口和ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)都處于等待接收的狀態(tài)，兩個(gè)狀態(tài)都有一定的等待時(shí)限，一旦超時(shí)，則相互轉(zhuǎn)換，直到其中一個(gè)狀態(tài)接收到數(shù)據(jù)。其中UART接收設(shè)置為中斷接收。如果UART口接收到來自RFID閱讀器的數(shù)據(jù)，ZigBee-RFID節(jié)點(diǎn)立即將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并處理后顯示在LCD上，然后打包發(fā)送回協(xié)調(diào)器，再通過協(xié)調(diào)器傳回給服務(wù)器，發(fā)送成功后轉(zhuǎn)入ZigB ee網(wǎng)絡(luò)消息等待的狀態(tài)。如果有來自服務(wù)器或者ZigBee網(wǎng)絡(luò)的消息，則接收并根據(jù)接收的消息進(jìn)行相應(yīng)的處理，如果是ZigBee網(wǎng)絡(luò)的控制信息，則進(jìn)入響應(yīng)控制信息狀態(tài)；如果是上位機(jī)對(duì)RFID閱讀器的操作信息，則轉(zhuǎn)入U(xiǎn)ART發(fā)送狀態(tài)，并將操作信息轉(zhuǎn)發(fā)給閱讀器。處理完畢后，再回到UART口接收等待的狀態(tài)，繼續(xù)與ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)等待狀態(tài)一起，切換著等待新的信息。
LCD顯示模塊的工作需要使用SPI串行通信方式。模塊有一個(gè)復(fù)位引腳，對(duì)該引腳輸入一個(gè)低電平的脈沖可使模塊復(fù)位，復(fù)位需要低電平輸入持續(xù)至少10 ms，在恢復(fù)輸入高電平后等待15 ms后方可對(duì)模塊進(jìn)行顯示控制操作(即通過串行接口輸入指令和數(shù)據(jù))。在通過串行SPI對(duì)模塊進(jìn)行控制時(shí)，CS為從機(jī)選擇線；CS從高電平變?yōu)榈碗娖胶?，模組開始接收串行通訊的第一個(gè)數(shù)據(jù)(即控制指令)，模組對(duì)SDA的采樣在每個(gè)時(shí)鐘線SCK的上升沿進(jìn)行，當(dāng)CS為高電平時(shí)，傳輸無效。
此外，用戶在傳輸給模塊指令時(shí)，如果指令是附帶有指令數(shù)據(jù)的，則需要在200 ms以內(nèi)將數(shù)據(jù)傳輸模塊，否則將會(huì)產(chǎn)生超時(shí)錯(cuò)誤。BUSY線會(huì)在緩沖區(qū)快滿的時(shí)候輸出高電平，直到緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)和指令處理完以后才會(huì)拉低。SPI串行通信時(shí)序圖如圖8所示。

4 性能測(cè)試
本系統(tǒng)的測(cè)試主要分為兩個(gè)方面，即RFID閱讀器與ZigBee節(jié)點(diǎn)通信的測(cè)試和ZigBee節(jié)點(diǎn)參數(shù)的測(cè)試。測(cè)試時(shí)，首先設(shè)置RFID閱讀器對(duì)三個(gè)標(biāo)簽分別讀寫1 000次，然后通過上位機(jī)觀察ZigBee節(jié)點(diǎn)傳回的消息，便可以得知閱讀器是否將讀取的標(biāo)簽信息傳給了ZigBee節(jié)點(diǎn)。測(cè)試結(jié)果是全部讀取，由此可知，RFID閱讀器和ZigBee節(jié)點(diǎn)的通信是可靠的。
ZigBee節(jié)點(diǎn)的參數(shù)主要包括通信距離，丟包率和RSSI等。其中RSSI值為信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)值，不過這里所給出的RSSI值并不是CC2430數(shù)據(jù)手冊(cè)所定義的值，而足通過調(diào)用aplGetRxRSSI()函數(shù)獲得的。其測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所列。

通過測(cè)試可知，節(jié)點(diǎn)內(nèi)通信正常，工作性能穩(wěn)定，能夠滿足電子設(shè)備遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)中診斷數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)囊?。ZigBee節(jié)點(diǎn)的通信距離也超過設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語
本文介紹了電子設(shè)備遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的框架，并著重介紹了該系統(tǒng)中無線傳輸?shù)牟糠郑赋隽吮驹O(shè)計(jì)的技術(shù)性能優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)表明，在電子設(shè)備遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)中，采用RFID系統(tǒng)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式具有通信距離遠(yuǎn)，組網(wǎng)靈活和不受有線連接的局限等諸多優(yōu)勢(shì)。