電子設(shè)備診斷系統(tǒng)中RFID系統(tǒng)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)的設(shè)計與實現(xiàn)
加入技術(shù)交流群
3 軟件設(shè)計
ZigBee-RFID節(jié)點的軟件設(shè)計主要包括ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立、組網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸以及ZigBee終端模塊與RFID閱讀器模塊的通信等部分。這些應(yīng)用均運行在ZigBee協(xié)議棧的應(yīng)用層，ZigBee協(xié)議?；臼前凑誒SI網(wǎng)絡(luò)模型來定義的，由IEEE802．15．4定義物理層和MAC子層，然后ZigBee聯(lián)盟繼續(xù)定義網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。本設(shè)計的應(yīng)用程序底層運行的是MSSTATE_LRWPAN協(xié)議棧。應(yīng)用程序首先對CC2430進行初始化，然后對協(xié)議棧初始化，再初始化串口和LCD顯示模塊(ZigBee-RFID節(jié)點)，接著判斷是否為協(xié)調(diào)器，如果是協(xié)調(diào)器，則建立網(wǎng)絡(luò)，然后處理各種網(wǎng)絡(luò)信息；如果是ZigBee-RFID節(jié)點，則進入應(yīng)用程序有限狀態(tài)機FSM。其應(yīng)用程序流程圖如圖6所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/155222.htm
ZigBee-RFID節(jié)點的應(yīng)用程序采用有限狀態(tài)機風(fēng)格，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖7所示。其中狀態(tài)關(guān)系主要分為：節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)；節(jié)點加入成功信息通報；節(jié)點關(guān)鍵應(yīng)用以及節(jié)點網(wǎng)絡(luò)維護。在節(jié)點關(guān)鍵應(yīng)用狀態(tài)里，UART口和ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)都處于等待接收的狀態(tài)，兩個狀態(tài)都有一定的等待時限，一旦超時，則相互轉(zhuǎn)換，直到其中一個狀態(tài)接收到數(shù)據(jù)。其中UART接收設(shè)置為中斷接收。如果UART口接收到來自RFID閱讀器的數(shù)據(jù)，ZigBee-RFID節(jié)點立即將數(shù)據(jù)存儲并處理后顯示在LCD上，然后打包發(fā)送回協(xié)調(diào)器，再通過協(xié)調(diào)器傳回給服務(wù)器，發(fā)送成功后轉(zhuǎn)入ZigB ee網(wǎng)絡(luò)消息等待的狀態(tài)。如果有來自服務(wù)器或者ZigBee網(wǎng)絡(luò)的消息，則接收并根據(jù)接收的消息進行相應(yīng)的處理，如果是ZigBee網(wǎng)絡(luò)的控制信息，則進入響應(yīng)控制信息狀態(tài)；如果是上位機對RFID閱讀器的操作信息，則轉(zhuǎn)入UART發(fā)送狀態(tài)，并將操作信息轉(zhuǎn)發(fā)給閱讀器。處理完畢后，再回到UART口接收等待的狀態(tài)，繼續(xù)與ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)等待狀態(tài)一起，切換著等待新的信息。
LCD顯示模塊的工作需要使用SPI串行通信方式。模塊有一個復(fù)位引腳，對該引腳輸入一個低電平的脈沖可使模塊復(fù)位，復(fù)位需要低電平輸入持續(xù)至少10 ms，在恢復(fù)輸入高電平后等待15 ms后方可對模塊進行顯示控制操作(即通過串行接口輸入指令和數(shù)據(jù))。在通過串行SPI對模塊進行控制時，CS為從機選擇線；CS從高電平變?yōu)榈碗娖胶?，模組開始接收串行通訊的第一個數(shù)據(jù)(即控制指令)，模組對SDA的采樣在每個時鐘線SCK的上升沿進行，當(dāng)CS為高電平時，傳輸無效。
此外，用戶在傳輸給模塊指令時，如果指令是附帶有指令數(shù)據(jù)的，則需要在200 ms以內(nèi)將數(shù)據(jù)傳輸模塊，否則將會產(chǎn)生超時錯誤。BUSY線會在緩沖區(qū)快滿的時候輸出高電平，直到緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)和指令處理完以后才會拉低。SPI串行通信時序圖如圖8所示。
4 性能測試
本系統(tǒng)的測試主要分為兩個方面，即RFID閱讀器與ZigBee節(jié)點通信的測試和ZigBee節(jié)點參數(shù)的測試。測試時，首先設(shè)置RFID閱讀器對三個標簽分別讀寫1 000次，然后通過上位機觀察ZigBee節(jié)點傳回的消息，便可以得知閱讀器是否將讀取的標簽信息傳給了ZigBee節(jié)點。測試結(jié)果是全部讀取，由此可知，RFID閱讀器和ZigBee節(jié)點的通信是可靠的。
ZigBee節(jié)點的參數(shù)主要包括通信距離，丟包率和RSSI等。其中RSSI值為信號強度檢測值，不過這里所給出的RSSI值并不是CC2430數(shù)據(jù)手冊所定義的值，而足通過調(diào)用aplGetRxRSSI()函數(shù)獲得的。其測試數(shù)據(jù)如表1所列。
通過測試可知，節(jié)點內(nèi)通信正常，工作性能穩(wěn)定，能夠滿足電子設(shè)備遠程診斷系統(tǒng)中診斷數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)囊蟆igBee節(jié)點的通信距離也超過設(shè)計要求。
5 結(jié)語
本文介紹了電子設(shè)備遠程診斷系統(tǒng)的框架，并著重介紹了該系統(tǒng)中無線傳輸?shù)牟糠?，指出了本設(shè)計的技術(shù)性能優(yōu)勢。實驗表明，在電子設(shè)備遠程診斷系統(tǒng)中，采用RFID系統(tǒng)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式具有通信距離遠，組網(wǎng)靈活和不受有線連接的局限等諸多優(yōu)勢。
評論