基于ZigBee技術(shù)的樹(shù)簇網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　在終端設(shè)備嵌入式軟件中，操作系統(tǒng)模塊主要實(shí)現(xiàn)的是簡(jiǎn)單的任務(wù)輪詢和工作調(diào)度的功能，同時(shí)還需實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)硬件的初始化和功能配置。這個(gè)操作系統(tǒng)模塊不是真正意義上的操作系統(tǒng)，而是一個(gè)具有操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度功能的模塊。該操作系統(tǒng)模塊在Z-Stack中由OSAL組件構(gòu)成。操作系統(tǒng)模塊的任務(wù)調(diào)度具體方式是：首先，為需要實(shí)現(xiàn)的功能建立任務(wù)，且每一個(gè)任務(wù)有不同的事件。當(dāng)操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，會(huì)不間斷地輪詢所有任務(wù)的標(biāo)志位。若標(biāo)志位有效，則表明該任務(wù)有事件發(fā)生，調(diào)用任務(wù)事件處理函數(shù)，并在任務(wù)處理函數(shù)中，根據(jù)標(biāo)志位，判斷是什么事件發(fā)生。然后，系統(tǒng)做出對(duì)應(yīng)的操作，最后將標(biāo)志位清零。

3．2 Z-Stack總共默認(rèn)65 000個(gè)設(shè)備入網(wǎng)。為保證網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址是唯一的，使用了分布式尋址方案，由父節(jié)點(diǎn)分配子節(jié)點(diǎn)地址。此種算法保證了控制端的數(shù)據(jù)包能夠精確地發(fā)送到指定設(shè)備，子節(jié)點(diǎn)也只能有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)，有助于網(wǎng)絡(luò)的可測(cè)量性。在網(wǎng)絡(luò)初始化之前，有幾個(gè)參數(shù)需要配置，分別是MAX_DEPTH、MAX_ROUTERS 和MAX_CHILDREN[6]。

　　MAX_DEPTH決定了網(wǎng)絡(luò)的最大深度。協(xié)調(diào)器在最頂層，位于深度0；它的子節(jié)點(diǎn)位于深度1，依此類推。MAX_CHILDREN決定了一個(gè)路由器或者一個(gè)協(xié)調(diào)器可以處理的最大子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。MAX_ROUTERS決定了一個(gè)路由器或者一個(gè)協(xié)調(diào)器可以連接的最大路由器的個(gè)數(shù)。這個(gè)參數(shù)是 MAX_CHILDREN的一個(gè)子集，終端設(shè)備使用(MAX_CHILDREN-MAX_ROUTERS)剩下的地址空間。圖4為使用自定義棧配置后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)地址分配示意圖。LAYER1最多20個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中包含6個(gè)路由節(jié)點(diǎn)。

在網(wǎng)絡(luò)初始化過(guò)程中，協(xié)調(diào)器先將自身設(shè)置為一個(gè)簇標(biāo)識(shí)符為0的簇頭，并向臨近的設(shè)備以廣播方式發(fā)送信標(biāo)幀。接收到信標(biāo)幀的設(shè)備(路由器或終端設(shè)備)向簇頭請(qǐng)求加入網(wǎng)絡(luò)，如果作為父節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)器允許該設(shè)備的加入，則將其作為子節(jié)點(diǎn)加入到它的鄰居表中，同時(shí)，請(qǐng)求加入的設(shè)備將協(xié)調(diào)器作為父節(jié)點(diǎn)加入到鄰居表中，成為從設(shè)備。已經(jīng)加入網(wǎng)絡(luò)的路由器也廣播信標(biāo)幀，以這種方式，直到所有設(shè)備都接入網(wǎng)絡(luò)。在接入網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，廣播信標(biāo)幀的父節(jié)點(diǎn)會(huì)向接人的子節(jié)點(diǎn)分配唯一的 16位網(wǎng)絡(luò)短地址。圖5是網(wǎng)絡(luò)建立和節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)流程。