基于ZigBee技術(shù)的機(jī)動(dòng)車綜合檢測(cè)系統(tǒng)的研究

作者：時(shí)間：2010-07-02 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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終端節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器，根據(jù)所連接的檢測(cè)設(shè)備（如CO/HC 分析儀、煙度計(jì)、車速檢驗(yàn)臺(tái)、輪重儀、制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)等）的接口特性設(shè)置了相應(yīng)的通信接口(RS485、RS232以及A/D采樣接口)，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析。控制模塊主芯片是ARM7TDMI-S內(nèi)核的LPC2292，最高工作頻率為60 MHz,內(nèi)含256 KB的Flash空間和16 KB的RAM空間，外圍控制部分包括定時(shí)器模塊、捕捉/比較模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、SPI接口和USART串口等，完成系統(tǒng)的控制和處理功能。
CC2430與主控制器是通過(guò)SPI連接的，其中主控制器處于主模式，CC2430處于從模式。LPC2292還有4個(gè)I/O與CC2430相連，主要作用為必要時(shí)查詢CC2430的狀態(tài)。CC2430使用SFD、 FIFO、 FIFOP和CCA 4個(gè)引腳表示收發(fā)數(shù)據(jù)的狀態(tài)。SFD腳高電平表示處于接收狀態(tài)；FIFO和FIFOP引腳表示接收FIFO緩存區(qū)的狀態(tài)；CCA引腳在信道有信號(hào)時(shí)輸出高電平，它只在接收狀態(tài)下有效。CC2430是一個(gè)半雙工的RF芯片，在同一時(shí)刻只處于一種工作狀態(tài)。CC2430有15個(gè)命令寄存器，每個(gè)寄存器都有一個(gè)固定的地址。發(fā)送緩沖與接收緩沖是分開(kāi)的：TXFIFO、RXFIFO各128 bit。
　協(xié)調(diào)器的硬件結(jié)構(gòu)與終端節(jié)點(diǎn)類似，在此不再贅述。數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷揭?guī)定如表1,幀數(shù)據(jù)格式為：檢測(cè)工位編號(hào)（1B）+數(shù)據(jù)內(nèi)容（4B）。
2.1 硬件數(shù)據(jù)發(fā)送程序
　發(fā)送程序首先通過(guò)查詢狀態(tài)字來(lái)確保CC2430允許發(fā)送，若允許發(fā)送，程序先把殘留在TXFIFO中的信息清空，然后將待發(fā)送的數(shù)據(jù)包通過(guò)SPI寫入TXFIFO中。然后通過(guò)SPI接口觸發(fā)發(fā)送命令,即STROBE_ STXONCCA。通過(guò)狀態(tài)位來(lái)判斷是否發(fā)送成功，若不成功則調(diào)用CSMS/CA的算法多次嘗試；若發(fā)送成功，則向上層返回發(fā)送成功的原語(yǔ)。程序流程如圖3所示。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/197661.htm

2.2 硬件數(shù)據(jù)接收程序
　當(dāng)CC2430接收到一個(gè)有效的數(shù)據(jù)包后，會(huì)通過(guò)拉高FIFOP引腳電平指示數(shù)據(jù)包的到來(lái)。主控制器檢測(cè)到FIFOP的高電平會(huì)觸發(fā)外部中斷，利用中斷函數(shù)來(lái)接收數(shù)據(jù)，此中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)為最高。程序流程如圖4所示。

3 網(wǎng)絡(luò)建立與通信
　本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)未使用ZigBee聯(lián)盟定義的標(biāo)準(zhǔn)配置文件，而在應(yīng)用程序中對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置。設(shè)置節(jié)點(diǎn)的最大子節(jié)點(diǎn)數(shù)為5，網(wǎng)絡(luò)深度為3，子節(jié)點(diǎn)中最大路由器個(gè)數(shù)為3，由此可計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為66。
　在ZigBee技術(shù)定義的LR-WPAN中，網(wǎng)絡(luò)建立的起點(diǎn)是PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(PAN Coordinator)。節(jié)點(diǎn)在兩種情況下將建立一個(gè)新的PAN網(wǎng)絡(luò)： (1)在主動(dòng)掃描時(shí)沒(méi)有收到任何信標(biāo)幀； (2)收到的信標(biāo)幀參數(shù)與自身節(jié)點(diǎn)能力不相匹配。
　建立PAN網(wǎng)絡(luò)步驟如下：
　(1)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)加電后，首先由網(wǎng)絡(luò)層發(fā)布NLME-NETWORK-FORMATION.request 原語(yǔ)，之后由網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體(NLME)請(qǐng)求MAC層檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)信道，通過(guò)發(fā)布MLME-SCAN.request 原語(yǔ)掃描有效信道能量，掃描完成后的結(jié)果由MLME-SCAN.confirm 原語(yǔ)返回至網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體。NLME根據(jù)能量檢測(cè)結(jié)果將能量水平較低的信道丟棄不用，之后對(duì)選出的信道進(jìn)行主動(dòng)掃描，最終找出建立網(wǎng)絡(luò)的最佳信道（默認(rèn)為18信道）。
　(2)選擇網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)。每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)都分配有一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)PAN ID。網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備根據(jù)此標(biāo)識(shí)來(lái)確認(rèn)自己所屬的網(wǎng)絡(luò)。在完成第一步的工作之后，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)在此信道上選擇一個(gè)隨機(jī)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，并開(kāi)始偵聽(tīng)該信道。本系統(tǒng)采用18號(hào)信道對(duì)應(yīng)的PAN ID編號(hào)0x1aab。
　(3)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)地址。一旦網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)被選定，NLME將選擇一個(gè)16位網(wǎng)絡(luò)地址，同時(shí)通過(guò)發(fā)布MLME-SET. request原語(yǔ)修改MAC子層的PIB屬性macShortAddress，與其保持一致。此時(shí)NLME將向MAC層發(fā)布MLME START.request 原語(yǔ)開(kāi)始一個(gè)新的PAN的操作。然后，網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體(NLME)通過(guò)發(fā)送NLME-NETWORK-FORMATION.confirm 原語(yǔ)將初始化ZigBee協(xié)調(diào)器的執(zhí)行結(jié)果通知上一層。
　在ZigBee協(xié)調(diào)器設(shè)備建立網(wǎng)絡(luò)后，終端設(shè)備可作為子節(jié)點(diǎn)加入?yún)f(xié)調(diào)器建立的網(wǎng)絡(luò)，子節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的方式有兩種：通過(guò)MAC層關(guān)聯(lián)方式加入網(wǎng)絡(luò)；通過(guò)指定的父節(jié)點(diǎn)直接方式加入網(wǎng)絡(luò)。本文取前種方式。