ZigBee在旅游景區照明監控系統中的應用
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協(xié)調器開(kāi)始工作之前，首先對ZigBee協(xié)議進(jìn)行初始化，應用程序通過(guò)MAC層發(fā)送“掃描請求”原語(yǔ)(MLME-SCAN．request)開(kāi)始進(jìn)行能量掃描，檢查其周?chē)袩o(wú)其他的ZigBee網(wǎng)絡(luò )存在；然后等待MAC層的能量掃描結果，若在掃描過(guò)程中找到一個(gè)沒(méi)有被其他PAN使用的信道，則PAN標識符可以任意選擇，若不得不和其他PAN共用信道，則所選信道不要與同信道中其他PAN標識符相沖突，網(wǎng)絡(luò )地址則可任意選擇，可在程序中設定；最后啟動(dòng)協(xié)調器并通過(guò)“網(wǎng)絡(luò )構建請求”原語(yǔ)(NLME-NETWORK-FORMATION．request)構建一個(gè)ZigBee新網(wǎng)絡(luò )，在“允許入網(wǎng)”請求和證實(shí)原語(yǔ)(NLME-PERMIT-JOINING)定義了允許終端節點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò )之后，節點(diǎn)設備方可入網(wǎng)，并為加入的終端節點(diǎn)分配16位的短地址。隨著(zhù)終端設備的連接，PAN就建立起來(lái)了，隨后就可以進(jìn)行數據的傳輸了。
終端節點(diǎn)與協(xié)調器建立連接之前，同樣首先初始化ZigBee協(xié)議，節點(diǎn)通過(guò)“網(wǎng)絡(luò )發(fā)現”原語(yǔ)(NLME-NET-WORK-DISCOVERY)發(fā)現網(wǎng)絡(luò )之后，再通過(guò)主動(dòng)掃描或被動(dòng)掃描方式獲得PAN的信息，首先檢查PAN描述符中的coordAddrMode，以確定協(xié)調器的地址模式，并根據地址模式從coordAddress[8]中獲得協(xié)調器地址，記錄使用的信道，最后檢查gtsPermit確定協(xié)調器是否接受設備的連接請求，確定之后便可發(fā)送“設備入網(wǎng)”請求(NLME-JOIN．request)與協(xié)調器建立連接。
基于對TI Z-Stack協(xié)議棧的分析，TI Z-Stack是一個(gè)基于輪轉查詢(xún)的操作系統，主函數通過(guò)osal_start_system()函數調用(taskArr[idx])(idx，events)函數來(lái)執行具體的處理函數，taskArr[]是一個(gè)函數指針的數組，可根據不同的idx執行不同的函數。因此在該系統的協(xié)調器軟件設計中只需要在操作系統OSAL的框架結構的基礎上，新建兩個(gè)任務(wù)Task_ZigBee，Task_MSP430，一個(gè)UART接收中斷服務(wù)程序，當有ZigBee上行數據時(shí)，Task_ZigBee接收底層發(fā)來(lái)的數據，并經(jīng)過(guò)ZigBee協(xié)議進(jìn)行數據解包，然后喚醒Task_MSP430，該任務(wù)通過(guò)RS 232接口發(fā)送消息給MSP430單片機；當有下行數據時(shí)，MSP430單片機接收來(lái)自SIM300的串口數據后，產(chǎn)生串口中斷，然后喚醒TasK_ZigBee，通過(guò)ZigBee協(xié)議封裝，并調用功能函數將數據通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò )發(fā)送出去。
1．2．2 GPRS軟件設計
為了縮短開(kāi)發(fā)流程，GPRS模塊選用的是內置TCP／IP協(xié)議的SIM300，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中省去了在MSP430中處理TCP／IP協(xié)議的流程，而只需要利用AT指令即可實(shí)現GPRS網(wǎng)絡(luò )的連接、數據的發(fā)送和接收等。GPRS模塊在上電復位之后，首先對工作模式、通信波特率、接入網(wǎng)關(guān)等進(jìn)行初始化設置，然后，發(fā)送撥號命令與基站服務(wù)器建立連接，之后，通過(guò)點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議(PPP)協(xié)商得到系統本地IP，待登錄成功后通過(guò)加載數據傳輸協(xié)議實(shí)現與監控中心計算機的SOCKET連接，在實(shí)際操作中通過(guò)“AT+CIPSTART=TCP”，“10．2．42．10”，“2020指令連接到監控主機的IP地址(其中“10．2．42．10”是監控主機的IP地址，“2020”是網(wǎng)絡(luò )端口號)，然后再通過(guò)指令“AT+CIPSEND”開(kāi)始傳送數據。
2 實(shí)驗結果分析
實(shí)驗中，組建了一個(gè)5節點(diǎn)的小形星型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，并按照下列步驟做了相應的實(shí)驗：
(1)將沒(méi)有連接GPRS模塊的協(xié)調器與PC機串口相連，其他節點(diǎn)分布在實(shí)驗室各個(gè)角落，由PC機的串口調試助手發(fā)送程序設置的命令給協(xié)調器，協(xié)調器顯示命令狀態(tài)并亮起小燈，緊接著(zhù)其他的終端節點(diǎn)也亮燈，并穩定的持續著(zhù)；移動(dòng)其中一個(gè)節點(diǎn)到室外，同樣能收到協(xié)調器發(fā)送的數據。實(shí)驗現象說(shuō)明所建立的ZigBee網(wǎng)絡(luò )在室內表現出較穩定的傳輸性。
(2)將5個(gè)節點(diǎn)分別分散地布置室外，將協(xié)調器放置在與每個(gè)節點(diǎn)大概距離在50～200 m不等的位置，當給設備上電之后各個(gè)終端節點(diǎn)小燈閃爍，說(shuō)明入網(wǎng)成功；將其中一個(gè)ZigBee節點(diǎn)移到超出ZigBee網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍的地方，又重新回到覆蓋范圍，仍能繼續工作；關(guān)閉其中任何一個(gè)節點(diǎn)再打開(kāi)，能立即入網(wǎng)工作；由監控主機發(fā)送開(kāi)燈命令，實(shí)驗現象同上。該實(shí)驗結果有效驗證了ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )良好的自組織和自愈特性。網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器與實(shí)驗現象如圖5所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/200606.htm
3 結論
ZigBee技術(shù)具有低速率、短距離、多節點(diǎn)、自組網(wǎng)、組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)，結合GPRS網(wǎng)絡(luò )通信數據大、覆蓋廣泛、距離長(cháng)等優(yōu)勢，達到功能互補。兩者共同組建的系統網(wǎng)絡(luò )表現出穩定的傳輸性且時(shí)延短，應用在景區照明監控中有助于提高監控的高效性，并能通過(guò)軟件設置達到各種照明效果，既可達到景觀(guān)照明效果，又能避免不必要的用電浪費，實(shí)現節能的目的。
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