基于ZigBee技術(shù)的機(jī)動(dòng)車綜合檢測(cè)系統(tǒng)的研究
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
隨著無線技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，工業(yè)控制領(lǐng)域開始使用無線通信技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸，與有線設(shè)備相比，無線通信技術(shù)具有成本低、無需布線等優(yōu)點(diǎn)。近年來，面向低成本的無線網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)ZigBee備受關(guān)注，不斷開發(fā)出基于ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備及基于ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱ZigBee技術(shù))。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)是建立在IEEE 802.15.4協(xié)議的基礎(chǔ)之上，具備強(qiáng)大的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能。它主要支持三種自組織的無線網(wǎng)絡(luò)類型：星型網(wǎng)絡(luò)、對(duì)等網(wǎng)絡(luò)、簇樹狀網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)具有多跳路由功能，特別是能夠組成蜂窩網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。
ZigBee技術(shù)具有低功耗、低成本、短時(shí)延、高容量、免布線等特點(diǎn)，以其為核心對(duì)現(xiàn)有的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，將極大地簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)及維護(hù)成本。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
完整的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)系統(tǒng)一般由后臺(tái)管理系統(tǒng)、前臺(tái)控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)三部分組成。后臺(tái)管理系統(tǒng)由服務(wù)器、辦公系統(tǒng)、收費(fèi)機(jī)等組成；前臺(tái)控制系統(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、前置板、光電開關(guān)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、錄入程序、通信服務(wù)程序等組成；現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)由CO/HC分析儀、煙度計(jì)、車速檢驗(yàn)臺(tái)、輪重儀、制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)、側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)、前照燈檢測(cè)儀、聲級(jí)計(jì)及二次儀表等組成?；赯igBee無線網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)系統(tǒng)框圖如圖1所示。
在檢測(cè)系統(tǒng)中采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信，主要完成網(wǎng)絡(luò)同步和維護(hù)設(shè)備之間的鏈接管理。在網(wǎng)絡(luò)中，終端設(shè)備之間不能直接通信，只能通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器配合完成設(shè)備之間的通信。
現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)中每一個(gè)檢測(cè)工位的檢測(cè)設(shè)備均內(nèi)置ZigBee模塊成為無線終端節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過UART接口與前臺(tái)控制系統(tǒng)中的主控機(jī)相連。應(yīng)用時(shí)，將終端設(shè)備(終端節(jié)點(diǎn))連接于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備；基站(協(xié)調(diào)器)連接于前臺(tái)主控制機(jī)。終端設(shè)備部分對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理計(jì)算，處理后的數(shù)據(jù)通過芯片CC2430內(nèi)部集成的ZigBee射頻( RF)前端調(diào)制成模擬信號(hào)發(fā)送出去?；静糠值腃C2430將收到的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)解調(diào)后通過UART接口傳輸給上位機(jī)，進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、顯示、存儲(chǔ)和共享。由于設(shè)備一次性置于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，無需額外布線，降低了施工難度和成本。同時(shí)，即使某一設(shè)備出現(xiàn)故障，也不會(huì)影響其他設(shè)備的正常工作，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。由于可以將設(shè)備帶離現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，也使檢修工作更加方便快捷。
2 終端節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器設(shè)計(jì)
終端節(jié)點(diǎn)由ZigBee芯片CC2430、LPC2292、外存儲(chǔ)器Flash、ADC模塊、RS232及RS485接口組成，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與無線發(fā)送。終端節(jié)點(diǎn)硬件原理圖如圖2所示。CC2430是IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低成本、低功耗單片高集成度的解決方案，工作在ISM免費(fèi)頻帶上，工作頻率為2.4 GHz。
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