基于EM250的ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )解決方案

圖4 全功能設備的軟件功能模塊圖

EM250集成的射頻收發(fā)器支持四種功率工作模式，即爆發(fā)模式、高功率模式、正常模式和最小功率模式，可根據設備類(lèi)型及相鄰節點(diǎn)距離，利用功率管理來(lái)合適設置工作模式

硬件組成及設計

EM250集成了MCU、射頻收發(fā)器、內存以及通信端口，只需要極少的外圍元器件就可構成ZigBee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)硬件，以作為全功能設備、簡(jiǎn)化功能設備以及協(xié)調器參考設計功能模塊見(jiàn)圖2

外圍元器件包括：射頻不平衡到平衡轉換器(RF BALUN 50/200Ω)、諧波濾波、晶振與負載電容構成的振蕩器、電源去耦電容電路、電源板阻容濾波、上拉和下拉電阻、異步復位信號的阻容濾波、諧波濾波的輸出端外接的 50Ω非平衡天線(xiàn)等

圖5 簡(jiǎn)化功能設備的軟件功能模塊設計

網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)采用Future技術(shù)設備公司USB轉UART芯片FT232R作為與PC通信接口FT232R無(wú)須編程即可完成USB協(xié)議到RS232串口通信協(xié)議的轉換，FT232R驅動(dòng)可以支持在以PC端建立起虛擬通信端口（VPC），VPC驅動(dòng)將完成USB信號與RS232信號的自動(dòng)轉換系統的電源可由3～3.3V直流源提供或由USB接口5V電源經(jīng)FT232R轉換為3.3V電源提供，3～3.3V直流源可以是電池或AC/DC變換器兩種電源可由跳線(xiàn)來(lái)進(jìn)行選擇

系統的軟件設計

一個(gè)ZigBee只能有唯一的協(xié)調器，其主要功能是初始化及維護整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )，其維護著(zhù)所有直接連接的節點(diǎn)及未直接連接但允許加入網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)的表，加入到此ZigBee網(wǎng)絡(luò )的設備必須得到協(xié)調器的批準協(xié)調器需要不間斷地監聽(tīng)其他節點(diǎn)加入或退出網(wǎng)絡(luò )請求及消息，在不發(fā)送消息時(shí)就需進(jìn)入接收狀態(tài)，因此協(xié)調器不能進(jìn)入“睡眠”模式典型的協(xié)調器軟件功能模塊設計見(jiàn)圖3

ZigBee網(wǎng)絡(luò )中的路由器為全功能設備，它完成各個(gè)全功能設備、簡(jiǎn)化功能設備、協(xié)調器等節點(diǎn)間數據的路由，是構建網(wǎng)絡(luò )結構ZigBee網(wǎng)絡(luò )所必須的，同協(xié)調器一樣，全功能設備也維護著(zhù)網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)的相關(guān)信息表，且由于它必須連續不斷的監聽(tīng)路由消息，所以也不可進(jìn)入“睡眠”模式全功能設備的軟件功能模塊設計見(jiàn)圖4

簡(jiǎn)化功能設備是ZigBee網(wǎng)絡(luò )的終端設備，它可以同協(xié)調器和路由器進(jìn)行通信，但不能作為中間路由器，RFD可以進(jìn)入睡眠模式，以減少功率消耗，大大延長(cháng)電源使用時(shí)間

在簡(jiǎn)化功能設備進(jìn)入睡眠模式時(shí)，相鄰的協(xié)調器或路由器會(huì )緩存發(fā)送它的相關(guān)數據在退出睡眠模式時(shí)，它會(huì )向相鄰的協(xié)調器或路由器詢(xún)問(wèn)是否有發(fā)送到它的數據，相鄰的協(xié)調器或路由器則返回是否有其數據包的響應簡(jiǎn)化功能設備在處理完發(fā)送到它的數據后，可重新進(jìn)入睡眠模式簡(jiǎn)化功能設備的軟件功能模塊設計見(jiàn)圖5

各節點(diǎn)的管理可采用超級終端撥號到相連的單個(gè)節點(diǎn)或用統一的集中網(wǎng)絡(luò )管理界面來(lái)完成集中網(wǎng)絡(luò )管理界面安裝于與協(xié)調器相連接的PC，用于用戶(hù)同ZigBee網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行交互，主要功能有網(wǎng)絡(luò )拓撲顯示、節點(diǎn)狀態(tài)顯示、節點(diǎn)數據、告警信息、網(wǎng)絡(luò )日志等

小結

ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )具有廣泛的應用前景，已越來(lái)越得到業(yè)界的重視并逐步開(kāi)始廣泛應用基于EM250實(shí)現的ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )具有實(shí)現簡(jiǎn)易、方便，同時(shí)利用Ember的InSight集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，可快速地進(jìn)行系統的開(kāi)發(fā)、調試、編譯，具有很強的實(shí)際應用價(jià)值