車(chē)載無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )監測系統設計
加入技術(shù)交流群
3．4 主機監控軟件的設計
本系統最終目的是將采集到的車(chē)載傳感器數據實(shí)時(shí)地傳送到主機，并在主機中得到顯示和保存。顯示的目的是獲得被車(chē)載傳感器節點(diǎn)所監控環(huán)境的初步情況，保存的目的是作為深入分析的數據樣本。除此以外，作為整個(gè)系統的主控方和數據采集請求的發(fā)起者，需要能夠按照要求發(fā)送數據請求信號。根據以上要求，在VB環(huán)境下開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于對話(huà)框的應用程序。這個(gè)應用程序包括了4個(gè)模塊：
①實(shí)時(shí)數據顯示波形模塊。該模塊的作用是將節點(diǎn)的數據以波形的形式實(shí)時(shí)地進(jìn)行顯示，實(shí)現的方式是利用MSChart和Timer控件。
②拓撲顯示模塊。當用戶(hù)希望了解無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的拓撲構建情況時(shí)，可以查看拓撲信息欄，了解網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)的加入和丟失情況。
③歷史數據顯示模塊。在車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統運行到一定時(shí)期，可能需要對過(guò)去某一段時(shí)間的原始數據進(jìn)行后續的處理與深入的分析，以便對車(chē)載系統的狀況進(jìn)行準確的判定。借助歷史數據顯示模塊，可以將監控中心從車(chē)載網(wǎng)關(guān)中得到的數據，按照不同節點(diǎn)的屬性、地址和時(shí)間分別保存到數據庫的相應字段中，并可以通過(guò)波形圖的方式將歷史數據顯示出來(lái)，供用戶(hù)分析。
④控制模塊。在車(chē)載系統運行過(guò)程中可能關(guān)心某一個(gè)車(chē)載傳感器節點(diǎn)的數值，或者需要對某一個(gè)傳感器進(jìn)行閾值設置，以便待監測的環(huán)境出現異常情況可以及時(shí)地報告給系統。這些都可以通過(guò)控制模塊對系統進(jìn)行相應的設置，控制模塊還可以對系統中的某個(gè)不需要的節點(diǎn)進(jìn)行刪除操作。
總之，通過(guò)主機監控軟件用戶(hù)可以直觀(guān)且多方面地對通用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )系統進(jìn)行了解和使用。
4 測試與驗證
4．1 組網(wǎng)測試
測試設備：4個(gè)MCl3192 ZigBee芯片節點(diǎn)，1個(gè)作為網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)，其余3個(gè)作為傳感器節點(diǎn)。
測試方法：網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)上電后，4個(gè)LED同時(shí)點(diǎn)亮，掃描信道如果搜索到空閑信道后，LED熄滅并加入空閑信道等待。傳感器節點(diǎn)上電后，4個(gè)LED在掃描信道的同時(shí)，輪詢(xún)點(diǎn)亮。當網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)收到傳感器節點(diǎn)的Beacon幀后，LED1閃爍一次；當傳感器節點(diǎn)收到網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)的分配地址后，LED1也閃爍一次。至此，組網(wǎng)過(guò)程和地址綁定過(guò)程完成。
4．2 ZigBee射頻通信測試
測試設備：ZigBee節點(diǎn)4個(gè)，計算機終端1臺。
測試方法：根據ZigBee傳輸的幀格式，實(shí)際傳輸總字節數為(n+6)，即(n+6)個(gè)字節為一個(gè)數據包。根據設定的軟件參數，如有數據包丟失則丟包數加1。若接收到數據包，則接收數據包數加1，然后與發(fā)送數據進(jìn)行比較，若數據正確則正確包數加1，反之錯誤包數加1。最后統計數據結果，就可以知道數據的丟包率和誤包率。4個(gè)節點(diǎn)組建一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )，其中1個(gè)作為網(wǎng)關(guān)，其余3個(gè)節點(diǎn)作為傳感器節點(diǎn)。編寫(xiě)程序設定：3個(gè)節點(diǎn)均與網(wǎng)關(guān)通信，計算機終端與網(wǎng)關(guān)通過(guò)RS232相連，終端設備軟件記錄從3個(gè)節點(diǎn)接收數據的情況，節點(diǎn)工作在2．4 GHz頻段下，傳輸一個(gè)字節的數據，循環(huán)發(fā)送100次。最后取得3個(gè)節點(diǎn)的測試平均數作為數據結果進(jìn)行分析。星形網(wǎng)射頻通信誤碼率測試結果如表1所列。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/162262.htm
實(shí)驗分析：在星形網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行數據傳輸，測試結果明顯差于單點(diǎn)對單點(diǎn)傳輸方式。這主要是因為，在傳輸過(guò)程中節點(diǎn)之間存在一定的頻率干擾和其他干擾。
4．3 功耗測試
在系統工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)下，分別使用萬(wàn)用表測試網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)和傳感器節點(diǎn)的功耗情況，測試結果如表2所列。
結語(yǔ)
本文分析了IEEE 802．15．4和ZigBee協(xié)議，結合通信系統和嵌入式系統的一般開(kāi)發(fā)原則，在μC／OS-II操作系統上實(shí)現IEEE802．15．4協(xié)議，選擇合適的軟硬件平臺，著(zhù)重于軟件支撐平臺的構建、軟件總體結構設計以及通信協(xié)議棧的實(shí)現，最終實(shí)現了一個(gè)符合ZigBee規范的車(chē)載星型無(wú)線(xiàn)數據采集網(wǎng)絡(luò )。該系統具有以下的優(yōu)勢：
①系統安裝方便。無(wú)線(xiàn)互連使得設備安裝位置靈活，同時(shí)滿(mǎn)足了系統安裝的自動(dòng)化要求。人們只需要把設備上電就可以了。該車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統能夠自動(dòng)完成網(wǎng)絡(luò )的配置。
②可擴展性。把設備放在車(chē)載網(wǎng)關(guān)的覆蓋范圍以?xún)?，打開(kāi)設備電源，節點(diǎn)將自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò )。
③網(wǎng)絡(luò )自我修復能力。如果網(wǎng)絡(luò )中某個(gè)設備出現故障，車(chē)載網(wǎng)關(guān)能夠自動(dòng)監測到，發(fā)出指令將該設備復位并重新入網(wǎng)。
評論