基于ZigBee和Android的智能移動(dòng)監控系統設計

1.2軟件結構

信息采集與傳輸子系統軟件架構如圖4所示。信息采集與傳輸子系統的軟件系統設計是基于OSAL操作系統的。用戶(hù)任務(wù)和ZDO等ZigBee系統任務(wù)一起在OSAL操作系統的調度下運行，其調度機制基于優(yōu)先級，用戶(hù)任務(wù)的優(yōu)先級是最低的。

信息處理與控制子系統軟件部分的主體是Android應用程序。該Android應用程序實(shí)時(shí)地顯示環(huán)境信息并及時(shí)地響應用戶(hù)的觸摸操作。Android應用程序的運行需要底層Linux硬件驅動(dòng)等的支持。本子系統的軟件架構如圖5所示。

2系統關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現

2.1信息采集與傳輸子系統

信息采集與傳輸子系統中的關(guān)鍵技術(shù)有很多，這里主要介紹ZigBee協(xié)議。ZigBee協(xié)議從上到下由應用層APS、網(wǎng)絡(luò )層NWK、媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層MAC和物理層PHY組成。應用層的主要功能與信息采集與傳輸密切相關(guān)。網(wǎng)絡(luò )層的功能包括配置設備、路由發(fā)現和維護，確保數據能安全、有效地傳輸到目的設備。媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層控制著(zhù)設備接入無(wú)線(xiàn)信道的時(shí)間和方法，確保數據鏈路的可靠性。物理層主要實(shí)現數據的發(fā)送和接收，完成信道的評估和射頻信號能量的測量等。本課題物理層工作在2.4GHz的ISM頻段，調制方式為O-QPSK.ZigBee協(xié)議數據傳遞流程如圖6所示。

應用層數據從一個(gè)ZigBee設備發(fā)送到另一個(gè)ZigBee設備，它是一個(gè)層層封裝，然后層層解析的過(guò)程。從應用層來(lái)看，信息采集與傳輸子系統中存在信息采集節點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)兩種設備。信息采集系統與傳輸子系統的Profile ID為INFO_GATH ER_PRF.信息采集結點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)的端點(diǎn)號均被配置成INFO_GATHER_EPT.信息采集與傳輸子系統的兩種數據類(lèi)型如圖7所示。信息采集節點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)之間存在兩種數據的交互：環(huán)境信息數據和用戶(hù)命令數據。信息采集結點(diǎn)向網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)發(fā)送環(huán)境信息數據時(shí)采用的簇ID為ENV_INFO_CLU，網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)向信息采集節點(diǎn)傳達用戶(hù)命令時(shí)使用的簇ID為USR_CMD_CLU.Profile ID號、端點(diǎn)號和簇ID都是ZigBee協(xié)議定義的重要的配置信息，請參見(jiàn)ZigBee協(xié)議。

環(huán)境信息數據和用戶(hù)命令數據最終都將填充到類(lèi)型為aflncomingMSGPacket_t的結構體中，其定義如下：

該結構中clusterId填充的就是簇ID，endPoint填充的就是端點(diǎn)號，Profile ID隱藏在變量srcAddr中。變量cmd填充的就是與應用相關(guān)的數據，如環(huán)境信息編碼和用戶(hù)命令編碼。