基于ZigBee和Android的智能移動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1.2軟件結(jié)構(gòu)

信息采集與傳輸子系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖4所示。信息采集與傳輸子系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計是基于OSAL操作系統(tǒng)的。用戶任務(wù)和ZDO等ZigBee系統(tǒng)任務(wù)一起在OSAL操作系統(tǒng)的調(diào)度下運(yùn)行，其調(diào)度機(jī)制基于優(yōu)先級，用戶任務(wù)的優(yōu)先級是最低的。

信息處理與控制子系統(tǒng)軟件部分的主體是Android應(yīng)用程序。該Android應(yīng)用程序?qū)崟r地顯示環(huán)境信息并及時地響應(yīng)用戶的觸摸操作。Android應(yīng)用程序的運(yùn)行需要底層Linux硬件驅(qū)動等的支持。本子系統(tǒng)的軟件架構(gòu)如圖5所示。

2系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和實現(xiàn)

2.1信息采集與傳輸子系統(tǒng)

信息采集與傳輸子系統(tǒng)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(yīng)用層APS、網(wǎng)絡(luò)層NWK、媒體訪問控制層MAC和物理層PHY組成。應(yīng)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(shè)備、路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)，確保數(shù)據(jù)能安全、有效地傳輸?shù)侥康脑O(shè)備。媒體訪問控制層控制著設(shè)備接入無線信道的時間和方法，確保數(shù)據(jù)鏈路的可靠性。物理層主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(diào)制方式為O-QPSK.ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)傳遞流程如圖6所示。

應(yīng)用層數(shù)據(jù)從一個ZigBee設(shè)備發(fā)送到另一個ZigBee設(shè)備，它是一個層層封裝，然后層層解析的過程。從應(yīng)用層來看，信息采集與傳輸子系統(tǒng)中存在信息采集節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點兩種設(shè)備。信息采集系統(tǒng)與傳輸子系統(tǒng)的Profile ID為INFO_GATH ER_PRF.信息采集結(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點的端點號均被配置成INFO_GATHER_EPT.信息采集與傳輸子系統(tǒng)的兩種數(shù)據(jù)類型如圖7所示。信息采集節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點之間存在兩種數(shù)據(jù)的交互：環(huán)境信息數(shù)據(jù)和用戶命令數(shù)據(jù)。信息采集結(jié)點向網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送環(huán)境信息數(shù)據(jù)時采用的簇ID為ENV_INFO_CLU，網(wǎng)關(guān)節(jié)點向信息采集節(jié)點傳達(dá)用戶命令時使用的簇ID為USR_CMD_CLU.Profile ID號、端點號和簇ID都是ZigBee協(xié)議定義的重要的配置信息，請參見ZigBee協(xié)議。

環(huán)境信息數(shù)據(jù)和用戶命令數(shù)據(jù)最終都將填充到類型為aflncomingMSGPacket_t的結(jié)構(gòu)體中，其定義如下：

該結(jié)構(gòu)中clusterId填充的就是簇ID，endPoint填充的就是端點號，Profile ID隱藏在變量srcAddr中。變量cmd填充的就是與應(yīng)用相關(guān)的數(shù)據(jù)，如環(huán)境信息編碼和用戶命令編碼。