一種基于ZigBee的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　3　網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

　　3.1　基本任務(wù)實(shí)現(xiàn)

　　MCF52223主要實(shí)現(xiàn)接收ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后通過(guò)GPRS發(fā)送到中心服務(wù)器。同時(shí)對(duì)于中心服務(wù)器發(fā)送的一些控制命令進(jìn)行處理，并通過(guò)串口傳輸?shù)綗o(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)中。此外還包括一些LCD顯示、按鍵、I2C總線的操作。MCF52223主控程序流程如圖6所示。

　　3.2　μC/OSII系統(tǒng)移植

　　μC/OSII作為一個(gè)源代碼公開(kāi)的操作系統(tǒng)，在具體應(yīng)用中穩(wěn)定可靠，可擴(kuò)展性強(qiáng)，功能強(qiáng)大，并且支持uIP、 TCP/IP協(xié)議棧、μC/GUI等。μC/OSII內(nèi)核屬于搶占式，最多可以處理64個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)相對(duì)獨(dú)立，都有超時(shí)函數(shù)，時(shí)間用完后交出MCU使用權(quán)。μC/OSII系統(tǒng)架構(gòu)如圖7所示。

　　為了使所設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)程序?qū)崟r(shí)性更強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定性更高、擴(kuò)展性更強(qiáng)，將μC/OSII操作系統(tǒng)移植到MCF52223上。其移植步驟如下：

　?、?設(shè)置與處理器及編譯器相關(guān)的代碼(OS_CPU.H)。OS_CPU.H包括了用#define定義的與處理器相關(guān)的常量、宏和類(lèi)型定義。不同的編譯器會(huì)使用不同的字節(jié)長(zhǎng)度來(lái)表示同一數(shù)據(jù)類(lèi)型，所以要定義一系列數(shù)據(jù)類(lèi)型以確保移植的正確性。

　?、?處理器相關(guān)部分匯編實(shí)現(xiàn)OS_CPU_A.ASM函數(shù)的修改。要求用戶(hù)編寫(xiě)4個(gè)匯編語(yǔ)言函數(shù)：OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()、OSTickISR()。

　?、?用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)與處理器任務(wù)相關(guān)的函數(shù)OS_CPU_C.C。μC/OS_II的移植要求用戶(hù)編寫(xiě)6個(gè)簡(jiǎn)單的C函數(shù)：OSTaskStkInit()、 OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSwHook()、OSTaskStatHook()、 OSTimeTickHook()。

　　圖6　MCF52223主控程序流程

　　圖7　μC/OSII系統(tǒng)架構(gòu)

　　當(dāng)μC/OSII系統(tǒng)移植完成后，添加網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的基本任務(wù)，包括網(wǎng)關(guān)與GPRS模塊通信任務(wù);網(wǎng)關(guān)與ZigBee模塊通信任務(wù);液晶屏顯示任務(wù);按鍵任務(wù);I2C總線存儲(chǔ)任務(wù)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　在蘇州科技園的某條道路上對(duì)20個(gè)景觀燈安裝了單燈測(cè)控節(jié)點(diǎn)，組成單燈ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，而后在道路電控柜中安裝了所設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)，最后通過(guò)監(jiān)控中心的上位機(jī)軟件進(jìn)行了測(cè)試。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行，該系統(tǒng)可以很好地達(dá)到預(yù)期的效果，該網(wǎng)關(guān)方案較好地解決了ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。此外，雖然該網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)方案是以照明監(jiān)控系統(tǒng)為依托的，但為類(lèi)似的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)提供了很好的參考，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。