無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì)
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3．1 數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器的工作流程
本文所討論的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器和無(wú)線傳感器都具備休眠功能，這樣可以有效的降低系統(tǒng)功耗。無(wú)線傳感器平時(shí)處于休眠狀態(tài)，當(dāng)需要采集數(shù)據(jù)和上傳數(shù)據(jù)時(shí)，再自動(dòng)醒來(lái)聯(lián)網(wǎng)并喚醒數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器。數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器被喚醒后，便可接收無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的上傳數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在SD卡中，然后判斷無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)次數(shù)N(N的初始值為0)，如果N小于10，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器將通知無(wú)線傳感器休眠，同時(shí)自己也進(jìn)入休眠狀態(tài)。如果N等于10，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器將啟動(dòng)GPRS模塊，再將SD卡內(nèi)的大量數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)，在供用戶存儲(chǔ)顯示使用之后，上位機(jī)將下達(dá)新的數(shù)據(jù)采集控制命令，以控制無(wú)線傳感器采集數(shù)據(jù)的類型、數(shù)據(jù)采集間隔、數(shù)據(jù)上傳間隔、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)上傳的類型等給數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器將新的數(shù)據(jù)采集控制命令轉(zhuǎn)達(dá)給尢線傳感器后便進(jìn)入休眠狀態(tài)，無(wú)線傳感器在更新采集參數(shù)后，也進(jìn)入休眠狀態(tài)。整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就這樣周而復(fù)始的工作，圖3所示為其系統(tǒng)軟件工作流程圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/161036.htm
3．2 數(shù)據(jù)通信協(xié)議
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中各個(gè)模塊之間的通信需要制定明確的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。數(shù)據(jù)通信協(xié)議可以保證數(shù)據(jù)安全正確的收發(fā)，便于系統(tǒng)中各個(gè)模塊對(duì)數(shù)據(jù)的接收、解析和存儲(chǔ)管理。該系統(tǒng)通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀格式如表1所列。
表1中：SOP為起始標(biāo)志符，可用一個(gè)字節(jié)來(lái)表示數(shù)據(jù)幀的起始，將這個(gè)字節(jié)定義為0x7E；CMD表示命令I(lǐng)D，用一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)來(lái)標(biāo)識(shí)命令消息；LEN表示DATA的長(zhǎng)度．也用一個(gè)字節(jié)來(lái)指示DATA位的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；DATA為具體要發(fā)送的數(shù)據(jù)；FCS是校驗(yàn)位，這里的校驗(yàn)使用異或校驗(yàn)來(lái)校驗(yàn)CMD、LEN、DATA中的所有數(shù)據(jù)；STOP為結(jié)束標(biāo)志符，用一個(gè)字節(jié)來(lái)表示數(shù)據(jù)幀的結(jié)束，一般將這個(gè)字節(jié)定義為0xAA。
當(dāng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的各個(gè)模塊接收到數(shù)據(jù)后，都是通過(guò)判別CMD來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)幀的類型進(jìn)行解析。數(shù)據(jù)幀的CMD有如下五種類型：其中，0X02為無(wú)線傳感器向數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器上傳采集數(shù)據(jù)的命令；0X03為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器告知無(wú)線傳感器休眠的命令；0X04為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器向上位機(jī)服務(wù)器上傳采集數(shù)據(jù)的命令；0X05為上位機(jī)服務(wù)器向數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器下達(dá)數(shù)據(jù)采集控制的命令；0X06為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器向無(wú)線傳感器轉(zhuǎn)達(dá)數(shù)據(jù)采集控制的命令。
系統(tǒng)中各個(gè)模塊之間按以上制定的數(shù)據(jù)幀格式進(jìn)行通信，可以極大地排除雜亂信號(hào)的干擾，簡(jiǎn)化系的軟件設(shè)計(jì)，從而達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?br />3．3 基于AT指令的GPRS通信
GPRS模塊SIM300C作為一個(gè)功能獨(dú)立而且完善的模塊，可以通過(guò)外接SIM手機(jī)卡實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端上位機(jī)的連接和通信，ARM芯片LPC2148則利用AT指令以GPRS流量的方式發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī)。ARM發(fā)送的AT指令都是以字節(jié)為單位，回車符代表指令的結(jié)束，模塊接收到回車符后開(kāi)始執(zhí)行指令。模塊執(zhí)行指令后的一切返回值(無(wú)論是指令執(zhí)行后的OK，還是ERROR)都是以不可打印字符“0D0A”開(kāi)始和結(jié)束。LPC2148與GPRS模塊之間可通過(guò)UART1通信。本系統(tǒng)使用表2所列指令來(lái)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程上位機(jī)服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸。
表2中第一條AT指令可使得GPRS模塊附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)；第二條AT指令為GPRS模塊聯(lián)網(wǎng)而設(shè)置的上下文環(huán)境；第三條AT指令用于激活GPRS網(wǎng)絡(luò)的上下文環(huán)境，并獲取網(wǎng)絡(luò)IP；第四條AT指令用于建立TCP連接。由于本設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器需與遠(yuǎn)程上位機(jī)相互通信，因而必須建立TCP連接，這樣，首先GPRS模塊會(huì)返同一個(gè)對(duì)此條指令認(rèn)可的確認(rèn)消息“OK”，之后，如若TCP網(wǎng)絡(luò)連接建立成功則會(huì)返回“CONNECT OK＼r”，表示物理通道已經(jīng)成功建立，之后便可調(diào)用最后一條指令與遠(yuǎn)端上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
4 結(jié)語(yǔ)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器在很大程度上可以解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)服務(wù)器之間的遠(yuǎn)程通信問(wèn)題，并能有效地降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明，上述設(shè)計(jì)方案具有穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在長(zhǎng)期無(wú)人值守的情況下監(jiān)測(cè)某一區(qū)域環(huán)境信息的要求。
評(píng)論