基于CC2530無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )系統的設計

終端程序的大體流程，終端的初始化過(guò)程和協(xié)調器類(lèi)似。首先判斷節點(diǎn)是否加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，如果是，則可以發(fā)送所采集的信息。如果沒(méi)有加入網(wǎng)絡(luò )，則判斷是否作為老節點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò )，如果作為老節點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò )，則終端節點(diǎn)通過(guò)保留以前加入網(wǎng)絡(luò )的地址來(lái)加入網(wǎng)絡(luò )。如果作為新的節點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò )，則需要掃描網(wǎng)絡(luò )，然后加入其中最優(yōu)秀的一個(gè)網(wǎng)絡(luò )。
2．2 組網(wǎng)
組網(wǎng)的過(guò)程主要如下：
(1)協(xié)調器首先上電，完成網(wǎng)絡(luò )的初始化，選擇一個(gè)合適的信道，并且為自己的網(wǎng)絡(luò )選擇一個(gè)PAN_ID(網(wǎng)絡(luò )標識符)，然后周期的向周?chē)l(fā)送beacon request的數據包。
(2)再將終端節點(diǎn)上電，終端節點(diǎn)會(huì )首先向周?chē)沫h(huán)境做一個(gè)信道能量掃描選擇一個(gè)能量比較合適的信道進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )搜尋。
(3)當協(xié)調器接收到終端節點(diǎn)的beacon request數據包之后會(huì )發(fā)送一個(gè)包含自己IEEE MAC地址的超幀。
(4)終端節點(diǎn)接收到超幀之后，將協(xié)調器的MAC地址保存，并利用這個(gè)地址向協(xié)調器發(fā)送一個(gè)Association Request的數據包，此包目的是尋求加入網(wǎng)絡(luò )。
(5)當協(xié)調器接收到Data Request之后，首先經(jīng)過(guò)NWK層的算法為其分配一個(gè)惟一的網(wǎng)絡(luò )短地址，然后向終端節點(diǎn)發(fā)送一個(gè)包含其網(wǎng)絡(luò )短地址的包，這個(gè)包是通過(guò)MAC地址發(fā)送的。
(6)當終端節點(diǎn)接收到這個(gè)包之后，配置自己的短地址為0xXXXX，此時(shí)可用這個(gè)短地址和協(xié)調器進(jìn)行應用層的通信，至此終端節點(diǎn)已經(jīng)成功加入到網(wǎng)絡(luò )。
2．3 數據傳輸
本研究采用了直接尋址(通用單播)，用于設備間的通信。設備直接尋址必須知道接收方的短地址或者長(cháng)地址。
當節點(diǎn)接收到一個(gè)單播的消息，其APS層就會(huì )激活APSDE_DATA_indication原語(yǔ)處理消息。如果接收到的是一個(gè)確認幀，則APS層應該發(fā)送APSDE_DATA。
Indication原語(yǔ)來(lái)接收命令，然后將溫度信息通過(guò)APSDE-DATA．request原語(yǔ)發(fā)送回協(xié)調器，協(xié)調器同樣通過(guò)APSDE-DATA．indication原語(yǔ)來(lái)接收信息。如圖5所示。

3 系統測試
對網(wǎng)絡(luò )的測試，主要集中于兩個(gè)方面：功能測試，如組網(wǎng)，點(diǎn)對點(diǎn)的通信，系統整體測試等；靜態(tài)測試，如節點(diǎn)的性能指標，程序的實(shí)現和數據收發(fā)的正確率等。
3．1 功能測試
首先將協(xié)調器程序燒入一個(gè)節點(diǎn)作為協(xié)調器；將傳感節點(diǎn)程序燒入幾個(gè)節點(diǎn)作為傳感器終端。經(jīng)系統測試，所有終端都能加入網(wǎng)絡(luò )，并能進(jìn)行正常的數據收發(fā)，功能測試顯示系統完好。
3．2 節點(diǎn)測試
3．2．1 無(wú)障礙傳輸距離測試
測試在室外空曠的環(huán)境下進(jìn)行，打開(kāi)協(xié)調器，建立無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )后，再打開(kāi)一個(gè)終端節點(diǎn)設備，此設備作為溫度和電壓信息的參考節點(diǎn)。最后打開(kāi)另一個(gè)終端節點(diǎn)，對該節點(diǎn)加以移動(dòng)，分別選取5個(gè)測試距離，測試移動(dòng)中該節點(diǎn)數據接收效果，數據由計算機保存記錄，測試完畢統計分析數據。結果見(jiàn)表1。

3．2．2 有障礙傳輸距離測試
測試在室內隔墻的環(huán)境下進(jìn)行測試，步驟與無(wú)障礙傳輸距離測試方法一樣。打開(kāi)協(xié)調器，建立無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )后，在協(xié)調器一旁打開(kāi)一個(gè)終端節點(diǎn)設備，此設備作為溫度和電壓信息的參考節點(diǎn)。最后打開(kāi)另一個(gè)終端節點(diǎn)，對該節點(diǎn)加以移動(dòng)，分別選取5個(gè)測試距離，測試移動(dòng)中該節點(diǎn)數據接收效果，數據由上位機軟件保存記錄，測試完畢統計分析數據，如表1所示。
在進(jìn)行無(wú)障礙傳輸距離測試和障礙傳輸距離測試，在有墻相隔的時(shí)候信號不強，這與天線(xiàn)設計有關(guān)，本文終端設備的天線(xiàn)為PCB天線(xiàn)，如果使用帶桿狀天氣的射頻模塊，接收效果就能夠更好。

4 結論
隨著(zhù)計算成本的下降以及微處理器體積越來(lái)越小，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )開(kāi)始投入使用，如環(huán)境的監測和保護、醫療護理、目標跟蹤，本文所采用的基于CC2530無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )系統設計方案不失為一種較為高效、節能、抗干擾能力強的廉價(jià)組網(wǎng)方案。提高該無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的傳輸距離、增強網(wǎng)絡(luò )的自愈能力，提高ZigBee和Wi—Fi及其他2．4 GHz系統的共存時(shí)的互不干擾能力，將該方案推向工業(yè)現場(chǎng)是今后研究的重點(diǎn)。