基于CC2530無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

終端程序的大體流程，終端的初始化過(guò)程和協(xié)調(diào)器類似。首先判斷節(jié)點(diǎn)是否加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，如果是，則可以發(fā)送所采集的信息。如果沒(méi)有加入網(wǎng)絡(luò)，則判斷是否作為老節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，如果作為老節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，則終端節(jié)點(diǎn)通過(guò)保留以前加入網(wǎng)絡(luò)的地址來(lái)加入網(wǎng)絡(luò)。如果作為新的節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，則需要掃描網(wǎng)絡(luò)，然后加入其中最優(yōu)秀的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
2．2 組網(wǎng)
組網(wǎng)的過(guò)程主要如下：
(1)協(xié)調(diào)器首先上電，完成網(wǎng)絡(luò)的初始化，選擇一個(gè)合適的信道，并且為自己的網(wǎng)絡(luò)選擇一個(gè)PAN_ID(網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符)，然后周期的向周圍發(fā)送beacon request的數(shù)據(jù)包。
(2)再將終端節(jié)點(diǎn)上電，終端節(jié)點(diǎn)會(huì)首先向周圍的環(huán)境做一個(gè)信道能量掃描選擇一個(gè)能量比較合適的信道進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搜尋。
(3)當(dāng)協(xié)調(diào)器接收到終端節(jié)點(diǎn)的beacon request數(shù)據(jù)包之后會(huì)發(fā)送一個(gè)包含自己IEEE MAC地址的超幀。
(4)終端節(jié)點(diǎn)接收到超幀之后，將協(xié)調(diào)器的MAC地址保存，并利用這個(gè)地址向協(xié)調(diào)器發(fā)送一個(gè)Association Request的數(shù)據(jù)包，此包目的是尋求加入網(wǎng)絡(luò)。
(5)當(dāng)協(xié)調(diào)器接收到Data Request之后，首先經(jīng)過(guò)NWK層的算法為其分配一個(gè)惟一的網(wǎng)絡(luò)短地址，然后向終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)包含其網(wǎng)絡(luò)短地址的包，這個(gè)包是通過(guò)MAC地址發(fā)送的。
(6)當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)接收到這個(gè)包之后，配置自己的短地址為0xXXXX，此時(shí)可用這個(gè)短地址和協(xié)調(diào)器進(jìn)行應(yīng)用層的通信，至此終端節(jié)點(diǎn)已經(jīng)成功加入到網(wǎng)絡(luò)。
2．3 數(shù)據(jù)傳輸
本研究采用了直接尋址(通用單播)，用于設(shè)備間的通信。設(shè)備直接尋址必須知道接收方的短地址或者長(zhǎng)地址。
當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)單播的消息，其APS層就會(huì)激活A(yù)PSDE_DATA_indication原語(yǔ)處理消息。如果接收到的是一個(gè)確認(rèn)幀，則APS層應(yīng)該發(fā)送APSDE_DATA。
Indication原語(yǔ)來(lái)接收命令，然后將溫度信息通過(guò)APSDE-DATA．request原語(yǔ)發(fā)送回協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器同樣通過(guò)APSDE-DATA．indication原語(yǔ)來(lái)接收信息。如圖5所示。

3 系統(tǒng)測(cè)試
對(duì)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試，主要集中于兩個(gè)方面：功能測(cè)試，如組網(wǎng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，系統(tǒng)整體測(cè)試等；靜態(tài)測(cè)試，如節(jié)點(diǎn)的性能指標(biāo)，程序的實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)收發(fā)的正確率等。
3．1 功能測(cè)試
首先將協(xié)調(diào)器程序燒入一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為協(xié)調(diào)器；將傳感節(jié)點(diǎn)程序燒入幾個(gè)節(jié)點(diǎn)作為傳感器終端。經(jīng)系統(tǒng)測(cè)試，所有終端都能加入網(wǎng)絡(luò)，并能進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)收發(fā)，功能測(cè)試顯示系統(tǒng)完好。
3．2 節(jié)點(diǎn)測(cè)試
3．2．1 無(wú)障礙傳輸距離測(cè)試
測(cè)試在室外空曠的環(huán)境下進(jìn)行，打開(kāi)協(xié)調(diào)器，建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)后，再打開(kāi)一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備，此設(shè)備作為溫度和電壓信息的參考節(jié)點(diǎn)。最后打開(kāi)另一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，對(duì)該節(jié)點(diǎn)加以移動(dòng)，分別選取5個(gè)測(cè)試距離，測(cè)試移動(dòng)中該節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)接收效果，數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)保存記錄，測(cè)試完畢統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。結(jié)果見(jiàn)表1。

3．2．2 有障礙傳輸距離測(cè)試
測(cè)試在室內(nèi)隔墻的環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，步驟與無(wú)障礙傳輸距離測(cè)試方法一樣。打開(kāi)協(xié)調(diào)器，建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)后，在協(xié)調(diào)器一旁打開(kāi)一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備，此設(shè)備作為溫度和電壓信息的參考節(jié)點(diǎn)。最后打開(kāi)另一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，對(duì)該節(jié)點(diǎn)加以移動(dòng)，分別選取5個(gè)測(cè)試距離，測(cè)試移動(dòng)中該節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)接收效果，數(shù)據(jù)由上位機(jī)軟件保存記錄，測(cè)試完畢統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，如表1所示。
在進(jìn)行無(wú)障礙傳輸距離測(cè)試和障礙傳輸距離測(cè)試，在有墻相隔的時(shí)候信號(hào)不強(qiáng)，這與天線設(shè)計(jì)有關(guān)，本文終端設(shè)備的天線為PCB天線，如果使用帶桿狀天氣的射頻模塊，接收效果就能夠更好。

4 結(jié)論
隨著計(jì)算成本的下降以及微處理器體積越來(lái)越小，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始投入使用，如環(huán)境的監(jiān)測(cè)和保護(hù)、醫(yī)療護(hù)理、目標(biāo)跟蹤，本文所采用的基于CC2530無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案不失為一種較為高效、節(jié)能、抗干擾能力強(qiáng)的廉價(jià)組網(wǎng)方案。提高該無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的自愈能力，提高ZigBee和Wi—Fi及其他2．4 GHz系統(tǒng)的共存時(shí)的互不干擾能力，將該方案推向工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)是今后研究的重點(diǎn)。