ZigBee在旅游景區(qū)照明監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
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協(xié)調(diào)器開始工作之前，首先對(duì)ZigBee協(xié)議進(jìn)行初始化，應(yīng)用程序通過(guò)MAC層發(fā)送“掃描請(qǐng)求”原語(yǔ)(MLME-SCAN．request)開始進(jìn)行能量掃描，檢查其周圍有無(wú)其他的ZigBee網(wǎng)絡(luò)存在；然后等待MAC層的能量掃描結(jié)果，若在掃描過(guò)程中找到一個(gè)沒(méi)有被其他PAN使用的信道，則PAN標(biāo)識(shí)符可以任意選擇，若不得不和其他PAN共用信道，則所選信道不要與同信道中其他PAN標(biāo)識(shí)符相沖突，網(wǎng)絡(luò)地址則可任意選擇，可在程序中設(shè)定；最后啟動(dòng)協(xié)調(diào)器并通過(guò)“網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建請(qǐng)求”原語(yǔ)(NLME-NETWORK-FORMATION．request)構(gòu)建一個(gè)ZigBee新網(wǎng)絡(luò)，在“允許入網(wǎng)”請(qǐng)求和證實(shí)原語(yǔ)(NLME-PERMIT-JOINING)定義了允許終端節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)之后，節(jié)點(diǎn)設(shè)備方可入網(wǎng)，并為加入的終端節(jié)點(diǎn)分配16位的短地址。隨著終端設(shè)備的連接，PAN就建立起來(lái)了，隨后就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸了。
終端節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器建立連接之前，同樣首先初始化ZigBee協(xié)議，節(jié)點(diǎn)通過(guò)“網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)”原語(yǔ)(NLME-NET-WORK-DISCOVERY)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之后，再通過(guò)主動(dòng)掃描或被動(dòng)掃描方式獲得PAN的信息，首先檢查PAN描述符中的coordAddrMode，以確定協(xié)調(diào)器的地址模式，并根據(jù)地址模式從coordAddress[8]中獲得協(xié)調(diào)器地址，記錄使用的信道，最后檢查gtsPermit確定協(xié)調(diào)器是否接受設(shè)備的連接請(qǐng)求，確定之后便可發(fā)送“設(shè)備入網(wǎng)”請(qǐng)求(NLME-JOIN．request)與協(xié)調(diào)器建立連接。
基于對(duì)TI Z-Stack協(xié)議棧的分析，TI Z-Stack是一個(gè)基于輪轉(zhuǎn)查詢的操作系統(tǒng)，主函數(shù)通過(guò)osal_start_system()函數(shù)調(diào)用(taskArr[idx])(idx，events)函數(shù)來(lái)執(zhí)行具體的處理函數(shù)，taskArr[]是一個(gè)函數(shù)指針的數(shù)組，可根據(jù)不同的idx執(zhí)行不同的函數(shù)。因此在該系統(tǒng)的協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計(jì)中只需要在操作系統(tǒng)OSAL的框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，新建兩個(gè)任務(wù)Task_ZigBee，Task_MSP430，一個(gè)UART接收中斷服務(wù)程序，當(dāng)有ZigBee上行數(shù)據(jù)時(shí)，Task_ZigBee接收底層發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)ZigBee協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)解包，然后喚醒Task_MSP430，該任務(wù)通過(guò)RS 232接口發(fā)送消息給MSP430單片機(jī)；當(dāng)有下行數(shù)據(jù)時(shí)，MSP430單片機(jī)接收來(lái)自SIM300的串口數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生串口中斷，然后喚醒TasK_ZigBee，通過(guò)ZigBee協(xié)議封裝，并調(diào)用功能函數(shù)將數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。
1．2．2 GPRS軟件設(shè)計(jì)
為了縮短開發(fā)流程，GPRS模塊選用的是內(nèi)置TCP／IP協(xié)議的SIM300，在實(shí)際開發(fā)中省去了在MSP430中處理TCP／IP協(xié)議的流程，而只需要利用AT指令即可實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等。GPRS模塊在上電復(fù)位之后，首先對(duì)工作模式、通信波特率、接入網(wǎng)關(guān)等進(jìn)行初始化設(shè)置，然后，發(fā)送撥號(hào)命令與基站服務(wù)器建立連接，之后，通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議(PPP)協(xié)商得到系統(tǒng)本地IP，待登錄成功后通過(guò)加載數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)的SOCKET連接，在實(shí)際操作中通過(guò)“AT+CIPSTART=TCP”，“10．2．42．10”，“2020指令連接到監(jiān)控主機(jī)的IP地址(其中“10．2．42．10”是監(jiān)控主機(jī)的IP地址，“2020”是網(wǎng)絡(luò)端口號(hào))，然后再通過(guò)指令“AT+CIPSEND”開始傳送數(shù)據(jù)。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
實(shí)驗(yàn)中，組建了一個(gè)5節(jié)點(diǎn)的小形星型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并按照下列步驟做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)：
(1)將沒(méi)有連接GPRS模塊的協(xié)調(diào)器與PC機(jī)串口相連，其他節(jié)點(diǎn)分布在實(shí)驗(yàn)室各個(gè)角落，由PC機(jī)的串口調(diào)試助手發(fā)送程序設(shè)置的命令給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器顯示命令狀態(tài)并亮起小燈，緊接著其他的終端節(jié)點(diǎn)也亮燈，并穩(wěn)定的持續(xù)著；移動(dòng)其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)到室外，同樣能收到協(xié)調(diào)器發(fā)送的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明所建立的ZigBee網(wǎng)絡(luò)在室內(nèi)表現(xiàn)出較穩(wěn)定的傳輸性。
(2)將5個(gè)節(jié)點(diǎn)分別分散地布置室外，將協(xié)調(diào)器放置在與每個(gè)節(jié)點(diǎn)大概距離在50～200 m不等的位置，當(dāng)給設(shè)備上電之后各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)小燈閃爍，說(shuō)明入網(wǎng)成功；將其中一個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)移到超出ZigBee網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的地方，又重新回到覆蓋范圍，仍能繼續(xù)工作；關(guān)閉其中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)再打開，能立即入網(wǎng)工作；由監(jiān)控主機(jī)發(fā)送開燈命令，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象同上。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果有效驗(yàn)證了ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)良好的自組織和自愈特性。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖5所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/200606.htm
3 結(jié)論
ZigBee技術(shù)具有低速率、短距離、多節(jié)點(diǎn)、自組網(wǎng)、組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)，結(jié)合GPRS網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)大、覆蓋廣泛、距離長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，達(dá)到功能互補(bǔ)。兩者共同組建的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出穩(wěn)定的傳輸性且時(shí)延短，應(yīng)用在景區(qū)照明監(jiān)控中有助于提高監(jiān)控的高效性，并能通過(guò)軟件設(shè)置達(dá)到各種照明效果，既可達(dá)到景觀照明效果，又能避免不必要的用電浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
評(píng)論