SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計
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2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計
協(xié)議采用TI推出的針對簡單小型RF網(wǎng)絡(luò)的專有低功耗RF協(xié)議——SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠簡化實施工作，盡可能降低微控制器的資源占用。該協(xié)議能“開盒即用”地在CC111O／CC2510等片上系統(tǒng)(SoC)或MSP430超低功耗微控制器與CC11OX／CC2500RF 收發(fā)器上運行。設(shè)計得當(dāng)?shù)腞F協(xié)議對降低最終應(yīng)用的功耗至關(guān)重要。
SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由Network Management(網(wǎng)絡(luò)管理)、Access Point、Frenquency Agility(跳變)、Range Extender、Eneyption(加密)、Battery-only Network(低功耗網(wǎng)絡(luò))幾個模塊構(gòu)成。
SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要包括3層：Application Layer(應(yīng)用層)、Network Layer(網(wǎng)絡(luò)層)、Lite Hardware Abstraetion Layer(硬件邏輯層)，如圖3所示。SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)的加密在網(wǎng)絡(luò)層處理。
SimpliciTI的硬件邏輯層主要包括：Radio(射頻層)、BSP(應(yīng)用板支持層程序包)。SimplieiTI沒有物理層(PHY)和數(shù)據(jù)鏈路層(MAC／LLC)，數(shù)據(jù)直接從射頻層接收過來，射頻層的作用就是直接將數(shù)據(jù)接收下來。協(xié)議內(nèi)提供了射頻層與網(wǎng)絡(luò)層(NWK)連接的板級支持層程序包 BSP(Board Support Package)，BSP提供射頻層與網(wǎng)絡(luò)層通信的SPI接口。BSP并不是傳統(tǒng)意義上的硬件網(wǎng)絡(luò)邏輯層，它不僅僅是射頻層與網(wǎng)絡(luò)層之間通信的服務(wù)支持。 BSP方便地提供了LED、KEYS以及GPIO引腳的定義，但是其他相關(guān)的定義并沒有提供，如串口、LCD、定時器等，用戶需要根據(jù)自己的程序進行定義。SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工作原理如圖4所示。
網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)如下功能管理：頻段管理，跳頻支持，調(diào)制方式、數(shù)據(jù)傳輸速率等無線參數(shù)管理，加密管理，數(shù)據(jù)傳輸，CCA(清除信道評估)，網(wǎng)絡(luò)ID，設(shè)備地址，加入、連接網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)層管理射頻發(fā)送與接收，并指定目的地址。目的地址通過接口號(PORT)指定，網(wǎng)絡(luò)層是不會做任何幀處理的。接口(PORT)概念和TC-P／IP中的PORT概念相似，它是地址概念的延伸。接口編號范圍為0x01～0x3F，其中0x01～Ox1F為接口，Ox20～0x3F為用戶定義。接口用于網(wǎng)絡(luò)層自身對網(wǎng)絡(luò)的管理，這些接口不能被用戶應(yīng)用層應(yīng)用。就像TCP／IP中的IP必須對應(yīng)相應(yīng)的物理地址一樣，網(wǎng)絡(luò)層會在連接過程中把接口號跟地址關(guān)聯(lián)起來。
應(yīng)用層又分為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層(NWK Application)和用戶程序應(yīng)用層(Peer Application)。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層提供網(wǎng)絡(luò)層管理，除了提供外部PING訪問以外，還提供了很多供用戶開發(fā)的接口，表1詳細(xì)列出了相關(guān)的應(yīng)用及描述。
SimpliciTI支持2種基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜忘c對點對等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，同時支持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽U展，即在星狀網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，使用范圍擴展設(shè)備網(wǎng)絡(luò)為串狀網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)就采用這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中包括一個AP(Access Point)、多個RE(Range Extender)、多個ED(End Device)終端。
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