電子設備診斷系統(tǒng)中RFID系統(tǒng)與ZigBee網(wǎng)絡混合組網(wǎng)的設計與實現(xiàn)

摘要：針對傳統(tǒng)的條形碼識別管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時性差，自動化程度低，以及單一的RFID管理系統(tǒng)因為與服務器的有線通信而受到的諸多限制缺點，提出了一種將搜集電子設備健康信息的RFID射頻識別系統(tǒng)整合到ZigBee無線網(wǎng)絡中的無線數(shù)據(jù)傳輸方案。該方案將RFID閱讀器和ZigB ee終端集成為ZigBee-RFID節(jié)點，可實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡的混合組網(wǎng)。實際測試結果表明，本設計可以使RFID系統(tǒng)和ZigBee網(wǎng)絡良好的結合，從而解決傳統(tǒng)RFID閱讀器布局受限的問題，具有一定的實用性和推廣價值。
關鍵詞：ZigBee；CC2430；有限狀態(tài)機；混合組網(wǎng)

0 引言
目前，有些采用RFID射頻識別裝置的檢測系統(tǒng)雖然能夠獲得設備的健康信息，但是，無論是同定式的RFID閱讀器還是移動式閱讀器，將數(shù)據(jù)及時傳同服務器的方式無非是采用有線的方式或者用存儲卡來轉移數(shù)據(jù)。有線通信方式的檢測范圍有限，而移動式閱讀器又無法滿足實時性的需求。針對這一問題，本文提出了一種將RFID閱讀器與ZigBee無線網(wǎng)絡終端整合的方案，該方案使得RFID閱讀器也成為ZigBee無線網(wǎng)絡的一個節(jié)點，這樣，檢測的范圍可以極大的拓展，實時性的需求也可以得到滿足。本文的主要工作是考慮ZigBee終端如何與RFID閱讀器通信以及自身狀態(tài)轉換的問題，具體闡述了ZigBee終端與RFID閱讀器混合組網(wǎng)的軟硬件設計方法。

1 系統(tǒng)總體結構
電子設備遠程診斷系統(tǒng)的總體結構如圖1所示，本設計的主要丁作是設計并實現(xiàn)RFID閱讀器與ZigBee無線網(wǎng)絡的混合組網(wǎng)，用于對電子沒備健康狀態(tài)參數(shù)的采集和存儲。RFID標簽將從被測電子設備上采集健康狀態(tài)參數(shù)，然后通過ZigBee-RFID節(jié)點內(nèi)部的RFID閱讀器模塊讀取這些數(shù)據(jù)并傳給ZigBee終端模塊，最后經(jīng)過無線網(wǎng)絡傳輸給ZigBee協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器與上位機服務器采用USB口連接，健康狀態(tài)參數(shù)傳回給服務器后，利用電子設備故障診斷和預測軟件對數(shù)據(jù)進行分析后即可得到該被測裝備的健康信息。服務器上的故障診斷和預測軟件還可提供遠程登錄功能，通過互聯(lián)網(wǎng)即可監(jiān)控到被測裝備的健康狀態(tài)。ZigBee RFID節(jié)點的設計里有LCD顯示模塊，一些明顯的和易被檢測的故障在ZigBee-
RFID節(jié)點上也可以顯示出來，從而構成了一套覆蓋范圍廣，功能強，實時性好的電子設備診斷系統(tǒng)。

2 硬件設計
整個ZigBee-RFID節(jié)點的硬件設計框圖如圖2所示，分為RFID閱讀器模塊和ZigBee終端模塊，其中RFID閱讀器模塊采用的是利用nRF9E5芯片設計的無線射頻收發(fā)模塊，其接口主要包括電源、4個A／D口和12個I／O口，以方便靈活地應對各種擴展應用。由于nRF9E5中沒有片內(nèi)Fla sh等存儲器，所以，程序代碼必須從片外存儲器裝載，利用SPI接口從片外E2PROM加載程序時，其默認使用的存儲器為25AA320。本設計中主要運用的就是這四個SPI接口以及兩個I／O口來進行UART串行通信。ZigBee終端模塊采用德州儀器的CC2430芯片。該芯片集成了ZigBee射頻前端、內(nèi)存和1個8位處理器(8051內(nèi)核)。系統(tǒng)中的CC2430在接收和發(fā)射時的工作電流均低于27 mA，休眠時最低僅0．6μA，加上其休眠模式與工作模式的超短切換時間等特點，都使得其非常適合對電池壽命要求很高的應用。