基于ZigBee的煤礦監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2.4網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)又稱(chēng)Sink節(jié)點(diǎn)，其處理、存儲(chǔ)和通信能力都較強(qiáng)，可發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)，并把采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到外部網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)煤礦井下的特殊要求，網(wǎng)關(guān)的硬件體系結(jié)構(gòu)包括主處理器，存儲(chǔ)模塊，無(wú)線通信模塊、接口模塊、電源模塊等。而CC2430內(nèi)嵌的8051微控制器核不能滿足要求，網(wǎng)關(guān)微處理器選用Intel公司的PXA255處理器。它是一個(gè)高性能、低能耗的RISE處理器。圖4是網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖，它帶有USB數(shù)據(jù)端口和RS232數(shù)據(jù)端口，可通過(guò)開(kāi)關(guān)切換，便于網(wǎng)關(guān)與外部網(wǎng)絡(luò)或處理終端間的連接。TTL與RS232電平轉(zhuǎn)換單元選用MAX3316，可在2.25～3.0 V電源電壓內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩通道雙向電平轉(zhuǎn)換，可直接操作CC2430的串行數(shù)據(jù)線和控制線。CC2430的外圍電路設(shè)計(jì)與傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)相同。

3節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

盡管可根據(jù)需要靈活配置處于不同層次、不同位置、具有不同作用的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，但其應(yīng)用程序則有所差別。其相同點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)采用串口通信模式，利用中斷實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)任務(wù)：一是發(fā)送接收本節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，二是接收處理并轉(zhuǎn)發(fā)其他從節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。圖5為傳感器節(jié)點(diǎn)的程序流程圖。節(jié)點(diǎn)一般處于休眠狀態(tài)，只有當(dāng)中斷請(qǐng)求時(shí)才被激活。

4結(jié)語(yǔ)

基于ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建的煤礦無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用簇1樹(shù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)以CC2430內(nèi)嵌的低功耗8051微控制器為核心，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)時(shí)有中斷請(qǐng)求才能激活節(jié)點(diǎn)工作，采用串行中斷接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。利用這種模式建立的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有良好的穩(wěn)定性和較高的通信效率。