電子設備診斷系統中RFID系統與ZigBee網(wǎng)絡(luò )混合組網(wǎng)的設計與實(shí)現

摘要：針對傳統的條形碼識別管理系統數據實(shí)時(shí)性差，自動(dòng)化程度低，以及單一的RFID管理系統因為與服務(wù)器的有線(xiàn)通信而受到的諸多限制缺點(diǎn)，提出了一種將搜集電子設備健康信息的RFID射頻識別系統整合到ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的無(wú)線(xiàn)數據傳輸方案。該方案將RFID閱讀器和ZigB ee終端集成為ZigBee-RFID節點(diǎn)，可實(shí)現兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )的混合組網(wǎng)。實(shí)際測試結果表明，本設計可以使RFID系統和ZigBee網(wǎng)絡(luò )良好的結合，從而解決傳統RFID閱讀器布局受限的問(wèn)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；混合組網(wǎng)

0 引言
目前，有些采用RFID射頻識別裝置的檢測系統雖然能夠獲得設備的健康信息，但是，無(wú)論是同定式的RFID閱讀器還是移動(dòng)式閱讀器，將數據及時(shí)傳同服務(wù)器的方式無(wú)非是采用有線(xiàn)的方式或者用存儲卡來(lái)轉移數據。有線(xiàn)通信方式的檢測范圍有限，而移動(dòng)式閱讀器又無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的需求。針對這一問(wèn)題，本文提出了一種將RFID閱讀器與ZigBee無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)節點(diǎn)，這樣，檢測的范圍可以極大的拓展，實(shí)時(shí)性的需求也可以得到滿(mǎn)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)轉換的問(wèn)題，具體闡述了ZigBee終端與RFID閱讀器混合組網(wǎng)的軟硬件設計方法。

1 系統總體結構
電子設備遠程診斷系統的總體結構如圖1所示，本設計的主要丁作是設計并實(shí)現RFID閱讀器與ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的混合組網(wǎng)，用于對電子沒(méi)備健康狀態(tài)參數的采集和存儲。RFID標簽將從被測電子設備上采集健康狀態(tài)參數，然后通過(guò)ZigBee-RFID節點(diǎn)內部的RFID閱讀器模塊讀取這些數據并傳給ZigBee終端模塊，最后經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸給ZigBee協(xié)調器，協(xié)調器與上位機服務(wù)器采用USB口連接，健康狀態(tài)參數傳回給服務(wù)器后，利用電子設備故障診斷和預測軟件對數據進(jìn)行分析后即可得到該被測裝備的健康信息。服務(wù)器上的故障診斷和預測軟件還可提供遠程登錄功能，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)即可監控到被測裝備的健康狀態(tài)。ZigBee RFID節點(diǎn)的設計里有LCD顯示模塊，一些明顯的和易被檢測的故障在ZigBee-
RFID節點(diǎn)上也可以顯示出來(lái)，從而構成了一套覆蓋范圍廣，功能強，實(shí)時(shí)性好的電子設備診斷系統。

2 硬件設計
整個(gè)ZigBee-RFID節點(diǎn)的硬件設計框圖如圖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芯片設計的無(wú)線(xiàn)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，以方便靈活地應對各種擴展應用。由于nRF9E5中沒(méi)有片內Fla sh等存儲器，所以，程序代碼必須從片外存儲器裝載，利用SPI接口從片外E2PROM加載程序時(shí)，其默認使用的存儲器為25AA320。本設計中主要運用的就是這四個(gè)SPI接口以及兩個(gè)I／O口來(lái)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、內存和1個(gè)8位處理器(8051內核)。系統中的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電池壽命要求很高的應用。