基于單片機的Zigbee傳感器節點(diǎn)的硬件設計

　　成員節點(diǎn)主要是采集傳感器數據和接受來(lái)自協(xié)調器的控制數據。當沒(méi)有數據收發(fā)時(shí)進(jìn)入休眠狀態(tài)，節點(diǎn)功耗降到最低，成員節點(diǎn)的軟件設計流程圖如圖2所示。系統初始化后進(jìn)行硬件和協(xié)議初始化，加載成功后進(jìn)行協(xié)議任務(wù)，判斷任務(wù)后測量傳感器數據并發(fā)到協(xié)調器，進(jìn)入休眠狀態(tài)后再執行下一個(gè)任務(wù)，若超過(guò)規定次數，網(wǎng)絡(luò )建立失敗。

　　圖2 成員節點(diǎn)的軟件流程

　　2.3物理層和MAC層的設計

　　CC2420芯片提供了物理層的數據服務(wù)和管理服務(wù)，MAC層點(diǎn)到點(diǎn)通信的服務(wù)接口通過(guò)程序控制CC2420寄存器完成傳感器數據的收發(fā)。IEEE802.15.4定義的MAC幀格式：MAC層頭幀;MAC凈載荷;MAC層幀尾。其中，MHR有固定的順序，并不是所有的幀都包含地址域。

　　2.4網(wǎng)絡(luò )層的設計

　　可以根據實(shí)際情況選擇AODV路由或者樹(shù)形路由。

　　ZigBee的網(wǎng)絡(luò )層支持多種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，針對結點(diǎn)數量的限制選擇星形網(wǎng)絡(luò )。在星型網(wǎng)絡(luò )中，節點(diǎn)被配置成1個(gè)全功能節點(diǎn)和1個(gè)或多個(gè)簡(jiǎn)化功能節點(diǎn)所有的RFD都只能和FFD通信。節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議采用樹(shù)形路由算法與AODV路由算法相結合的路由算法，其中樹(shù)形路由算法指的是在做路由選擇策略時(shí)利用樹(shù)形結構址;AODV算法則是對AdHoc按需距離矢量路由算法的改進(jìn)。本文設計節點(diǎn)組網(wǎng)測試選擇了星形網(wǎng)絡(luò )，一個(gè)是協(xié)調器，另外兩個(gè)是光傳感節點(diǎn)，從可視化后臺軟件SNAMP可以看到節點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò )拓撲圖和接收來(lái)的數據包，如圖3所示。

　　圖3節點(diǎn)硬件實(shí)物圖與組網(wǎng)測試

　　3 結論

　　通過(guò)此次設計，實(shí)驗證明了節點(diǎn)的體積小、集成度高、功耗低，通過(guò)多層次布線(xiàn)不僅減少了信號的干擾，而且加大了傳輸的距離。軟件設計可以通過(guò)節點(diǎn)編程實(shí)現協(xié)調器、路由器和網(wǎng)絡(luò )終端的傳輸。硬件中的模塊設計可以根據具體的需要更改不同的傳感模塊，具有更高的靈活性。