一種WPAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方案

　　根據(jù)選定參數(shù)使用Agilent公司提供的免費軟件Ap-pCAD，進(jìn)入Passive Circuits界面選擇相應(yīng)模型。本設(shè)計選用Coplanar Waveguide模型，輸入?yún)?shù)后便可計算出饋線的特性阻抗。若根據(jù)計算結(jié)果設(shè)計出的饋線實際測試情況阻抗達(dá)不到50Ω，則可以通過增加電感L2，及相應(yīng)電容C1或C2來實現(xiàn)50Ω匹配。天線選型方面既可選用雙端100Ω的差分天線，也可選用50Ω的單端天線，只要按需增建雙端到單端變換的巴倫即可。使用偶板子或F型的PCB天線，優(yōu)點是可以獲得相對較高的增益，抗干擾能力強;片狀天線體積小，但增益不高，易受干擾。

　　2 軟件設(shè)計

　　軟件開發(fā)環(huán)境為AVRSTUDIO+AVRGCC。這兩個軟件均是免費的。軟件設(shè)計主要包括射頻驅(qū)動、外圍電路控制和ZigBee協(xié)議棧設(shè)計3個部分?；贗EEE802.15.4協(xié)議的WPAN網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件流程基本相同，只是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器要承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)建立的功能，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點則要承擔(dān)一些控制或測量的功能。為了與其他ZigBee產(chǎn)品相兼容，軟件設(shè)計必須嚴(yán)格遵守IEEE 802.15.4協(xié)議。本設(shè)計建立的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫欠浅瑤Y(jié)構(gòu)的星形網(wǎng)絡(luò)，具體軟件流程如圖5所示。

　　基本過程為：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器首先初始化WPAN信息數(shù)據(jù)庫，建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，分配網(wǎng)絡(luò)ID號和16位網(wǎng)絡(luò)地址，初始化鄰居設(shè)備表，然后等待其他節(jié)點連接;網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上電后，初始化內(nèi)部資源、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的WPAN信息數(shù)據(jù)庫，發(fā)送掃描信號請求連接，連接成功后，記錄下網(wǎng)絡(luò)ID和分配好的16位網(wǎng)絡(luò)地址，按功能設(shè)定向協(xié)調(diào)器發(fā)送信息。因為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一般為電池供電，所以在空閑時要進(jìn)入休眠節(jié)能狀態(tài)。外圍電路控制主要是針對傳感器、開關(guān)等器件的控制，可根據(jù)不同需求對軟件進(jìn)行相應(yīng)的修改。

　　3 測試結(jié)果及總結(jié)

　　圖6為第11信道2.405 GHz的調(diào)制信號輸出頻譜，從中可以看出最大功率所對應(yīng)的頻點。在空曠環(huán)境中測試，距離150 m時通信的誤碼率可小于1%。系統(tǒng)在發(fā)射狀態(tài)下耗電為23.7 mA，接收時為21.78mA，休眠狀態(tài)下僅為2.5μA。實驗結(jié)果證明，本文設(shè)計的基于AT86RF230收發(fā)器的WPAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有容錯性高、性能優(yōu)越、超低功耗、價格低廉的優(yōu)點，能夠滿足多種場合實際需求。