無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )數據中轉器的設計
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3．1 數據中轉器的工作流程
本文所討論的數據中轉器和無(wú)線(xiàn)傳感器都具備休眠功能，這樣可以有效的降低系統功耗。無(wú)線(xiàn)傳感器平時(shí)處于休眠狀態(tài)，當需要采集數據和上傳數據時(shí)，再自動(dòng)醒來(lái)聯(lián)網(wǎng)并喚醒數據中轉器。數據中轉器被喚醒后，便可接收無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的上傳數據，并存儲在SD卡中，然后判斷無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )上傳數據次數N(N的初始值為0)，如果N小于10，數據中轉器將通知無(wú)線(xiàn)傳感器休眠，同時(shí)自己也進(jìn)入休眠狀態(tài)。如果N等于10，數據中轉器將啟動(dòng)GPRS模塊，再將SD卡內的大量數據上傳給上位機，在供用戶(hù)存儲顯示使用之后，上位機將下達新的數據采集控制命令，以控制無(wú)線(xiàn)傳感器采集數據的類(lèi)型、數據采集間隔、數據上傳間隔、網(wǎng)絡(luò )數據上傳的類(lèi)型等給數據中轉器，數據中轉器將新的數據采集控制命令轉達給尢線(xiàn)傳感器后便進(jìn)入休眠狀態(tài)，無(wú)線(xiàn)傳感器在更新采集參數后，也進(jìn)入休眠狀態(tài)。整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )數據采集系統就這樣周而復始的工作，圖3所示為其系統軟件工作流程圖。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/161036.htm
3．2 數據通信協(xié)議
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )數據采集系統中各個(gè)模塊之間的通信需要制定明確的數據通信協(xié)議。數據通信協(xié)議可以保證數據安全正確的收發(fā)，便于系統中各個(gè)模塊對數據的接收、解析和存儲管理。該系統通信協(xié)議的數據幀格式如表1所列。
表1中：SOP為起始標志符，可用一個(gè)字節來(lái)表示數據幀的起始，將這個(gè)字節定義為0x7E；CMD表示命令I(lǐng)D，用一個(gè)字節的數據來(lái)標識命令消息；LEN表示DATA的長(cháng)度．也用一個(gè)字節來(lái)指示DATA位的數據長(cháng)度；DATA為具體要發(fā)送的數據；FCS是校驗位，這里的校驗使用異或校驗來(lái)校驗CMD、LEN、DATA中的所有數據；STOP為結束標志符，用一個(gè)字節來(lái)表示數據幀的結束，一般將這個(gè)字節定義為0xAA。
當無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )數據采集系統的各個(gè)模塊接收到數據后，都是通過(guò)判別CMD來(lái)對數據幀的類(lèi)型進(jìn)行解析。數據幀的CMD有如下五種類(lèi)型：其中，0X02為無(wú)線(xiàn)傳感器向數據中轉器上傳采集數據的命令；0X03為數據中轉器告知無(wú)線(xiàn)傳感器休眠的命令；0X04為數據中轉器向上位機服務(wù)器上傳采集數據的命令；0X05為上位機服務(wù)器向數據中轉器下達數據采集控制的命令；0X06為數據中轉器向無(wú)線(xiàn)傳感器轉達數據采集控制的命令。
系統中各個(gè)模塊之間按以上制定的數據幀格式進(jìn)行通信，可以極大地排除雜亂信號的干擾，簡(jiǎn)化系的軟件設計，從而達到數據傳輸的安全性和可靠性。
3．3 基于A(yíng)T指令的GPRS通信
GPRS模塊SIM300C作為一個(gè)功能獨立而且完善的模塊，可以通過(guò)外接SIM手機卡實(shí)現與遠端上位機的連接和通信，ARM芯片LPC2148則利用AT指令以GPRS流量的方式發(fā)送數據給上位機。ARM發(fā)送的AT指令都是以字節為單位，回車(chē)符代表指令的結束，模塊接收到回車(chē)符后開(kāi)始執行指令。模塊執行指令后的一切返回值(無(wú)論是指令執行后的OK，還是ERROR)都是以不可打印字符“0D0A”開(kāi)始和結束。LPC2148與GPRS模塊之間可通過(guò)UART1通信。本系統使用表2所列指令來(lái)實(shí)現與遠程上位機服務(wù)器的數據傳輸。
表2中第一條AT指令可使得GPRS模塊附著(zhù)到GPRS網(wǎng)絡(luò )；第二條AT指令為GPRS模塊聯(lián)網(wǎng)而設置的上下文環(huán)境；第三條AT指令用于激活GPRS網(wǎng)絡(luò )的上下文環(huán)境，并獲取網(wǎng)絡(luò )IP；第四條AT指令用于建立TCP連接。由于本設計中的數據中轉器需與遠程上位機相互通信，因而必須建立TCP連接，這樣，首先GPRS模塊會(huì )返同一個(gè)對此條指令認可的確認消息“OK”，之后，如若TCP網(wǎng)絡(luò )連接建立成功則會(huì )返回“CONNECT OK＼r”，表示物理通道已經(jīng)成功建立，之后便可調用最后一條指令與遠端上位機進(jìn)行數據通信。
4 結語(yǔ)
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )數據中轉器在很大程度上可以解決無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )與上位機服務(wù)器之間的遠程通信問(wèn)題，并能有效地降低整個(gè)系統的功耗。經(jīng)過(guò)試驗表明，上述設計方案具有穩定可靠，數據傳輸準確等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )數據采集系統在長(cháng)期無(wú)人值守的情況下監測某一區域環(huán)境信息的要求。
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