ZigBee與μIP的嵌入式網(wǎng)絡(luò )監控系統設計
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2．2 數據處理與控制部分
該部分是整個(gè)監控系統的核心，主要由STM32F103C6芯片與ENC28J60芯片組成。數據處理與控制部分的連接原理如圖3所示。STM32F103 C6接收CC2530采集的數據，并在μIP協(xié)議棧的基礎上把數據封裝成符合以太網(wǎng)格式的數據包發(fā)送給遠程監控主機。同時(shí)，控制ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、接收遠程監控主機的命令，對電動(dòng)機、電燈、風(fēng)扇、空調、總開(kāi)關(guān)等設備進(jìn)行控制。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/148052.htm
STM32F103C6采用ARM Cortex-M3(32位RISC)內核，最高運行頻率可達72 MHz。具有豐富的片上資源：32 KB的Flash、10 KB的SRAM、2個(gè)通用定時(shí)器和1個(gè)高級定時(shí)器、1個(gè)SPI接口、1個(gè)I2C總線(xiàn)接口、2個(gè)USART接口、1個(gè)USB接口、1個(gè)CAN總線(xiàn)接口、2個(gè)12位同步ADC模塊。
ENC28J60集成了10BASE-T PHY和MAC，帶接收器和沖突抑制電路，是兼容IEEE 802．3的以太網(wǎng)控制器。支持一個(gè)帶自動(dòng)極性檢測和校正的10BASE—T端口，支持全雙工和半雙工模式，具有可編程在發(fā)生沖突時(shí)自動(dòng)重發(fā)、可編程填充和CRC生成、可編程自動(dòng)拒絕錯誤數據包的特性，并帶一個(gè)最高速度可達10 Mbps的SPI接口。具備8 KB發(fā)送／接收數據包雙端口SRAM，支持單播、組播和廣播數據包，可以自動(dòng)收發(fā)、過(guò)濾數據包。ENC28J60通過(guò)SPI接口與STM32F103C6連接，接收STM32F103C6的數據并把數據轉化成符合IEEE 802．3標準的以太網(wǎng)數據包，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )通信。
HR911105A是單口RJ45插座，符合IEEE802．3、IEEE802．3ab標準，自適應10／100／1000M以太網(wǎng)，內部集成了網(wǎng)絡(luò )隔離變壓器，具有強大的電磁干擾抑制功能。
2．3 遠程監控部分
該部分由PC機組成，PC機數量可以根據用戶(hù)的數量確定，可以分布于不同的地理位置，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與嵌入式服務(wù)器連接，獲取嵌入式服務(wù)器的數據并發(fā)送用戶(hù)的控制命令給嵌入式服務(wù)器。
3 系統軟件設計
3．1 嵌入式服務(wù)器軟件總體設計
嵌入式服務(wù)器程序是本系統中最重要的功能實(shí)現模塊。主要實(shí)現3部分功能：接收ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的數據和傳輸數據采集控制命令，建立客戶(hù)機一服務(wù)器(C／S)模式的網(wǎng)絡(luò )通信機制以及控制外圍器件。
在本系統中，由STM32F103C6組成的嵌入式服務(wù)器即為C／S模式中的服務(wù)器，監控PC為客戶(hù)機。嵌入式服務(wù)器軟件系統是由μC／OS嵌入式實(shí)時(shí)操作系統、μIP協(xié)議棧、應用程序組成的。嵌入式服務(wù)器上電后對系統進(jìn)行初始化，等待ZigBee網(wǎng)絡(luò )就緒，接收監控PC發(fā)送的命令，根據命令采集數據或控制外圍器件。嵌入式服務(wù)器軟件的流程如圖4所示。
3．2 ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )
ZigBee協(xié)議是基于國際標準化組織(ISO)的開(kāi)放系統互連(OSI)基本參考模型，ISO／OSI模型有7層，而ZigBee僅實(shí)現了低功耗、低數據傳輸率的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )必需的部分：物理層(PHY)、介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制層(MAC)、網(wǎng)絡(luò )層(NWK)和應用層(APL)。最低的兩層：物理層和介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制層，由IEEE 802．15．4標準定義。網(wǎng)絡(luò )層和應用層由ZigBee標準定義。在應用層內提供了應用支持子層和ZigBee設備對象。
ZigBee網(wǎng)絡(luò )包含3種設備類(lèi)型：協(xié)調器(ZC)、路由器(ZR)、終端設備(ZE)。ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )拓撲結構如圖5所示。
協(xié)調器負責啟動(dòng)和控制網(wǎng)絡(luò )，存儲關(guān)于網(wǎng)絡(luò )的信息；路由器負責中轉數據包，擴展網(wǎng)絡(luò )覆蓋面，提供備份路由以防網(wǎng)絡(luò )擁擠和設備通信失敗，支持子設備。終端設備可以發(fā)送或接收信息，但不能執行路由操作，必須被聯(lián)系到協(xié)調器或者一個(gè)路由器，并且終端設備不支持子設備。在本系統中終端設備負責采集溫度、濕度、煙霧、光照等數據，協(xié)調器通過(guò)RS-232接口與嵌入式服務(wù)器連接，把采集到的數據傳送到嵌入式服務(wù)器。
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