基于ZigBee技術的機動車綜合檢測系統(tǒng)的研究
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
CC2430與主控制器是通過SPI連接的，其中主控制器處于主模式，CC2430處于從模式。LPC2292還有4個I/O與CC2430相連，主要作用為必要時查詢CC2430的狀態(tài)。CC2430使用SFD、 FIFO、 FIFOP和CCA 4個引腳表示收發(fā)數(shù)據(jù)的狀態(tài)。SFD腳高電平表示處于接收狀態(tài)；FIFO和FIFOP引腳表示接收FIFO緩存區(qū)的狀態(tài)；CCA引腳在信道有信號時輸出高電平，它只在接收狀態(tài)下有效。CC2430是一個半雙工的RF芯片，在同一時刻只處于一種工作狀態(tài)。CC2430有15個命令寄存器，每個寄存器都有一個固定的地址。發(fā)送緩沖與接收緩沖是分開的：TXFIFO、RXFIFO各128 bit。
協(xié)調器的硬件結構與終端節(jié)點類似，在此不再贅述。數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷揭?guī)定如表1,幀數(shù)據(jù)格式為：檢測工位編號（1B）+數(shù)據(jù)內容（4B）。
2.1 硬件數(shù)據(jù)發(fā)送程序
發(fā)送程序首先通過查詢狀態(tài)字來確保CC2430允許發(fā)送，若允許發(fā)送，程序先把殘留在TXFIFO中的信息清空，然后將待發(fā)送的數(shù)據(jù)包通過SPI寫入TXFIFO中。然后通過SPI接口觸發(fā)發(fā)送命令,即STROBE_ STXONCCA。通過狀態(tài)位來判斷是否發(fā)送成功，若不成功則調用CSMS/CA的算法多次嘗試；若發(fā)送成功，則向上層返回發(fā)送成功的原語。程序流程如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/197661.htm
2.2 硬件數(shù)據(jù)接收程序
當CC2430接收到一個有效的數(shù)據(jù)包后，會通過拉高FIFOP引腳電平指示數(shù)據(jù)包的到來。主控制器檢測到FIFOP的高電平會觸發(fā)外部中斷，利用中斷函數(shù)來接收數(shù)據(jù)，此中斷優(yōu)先級設為最高。程序流程如圖4所示。
3 網(wǎng)絡建立與通信
本文設計的網(wǎng)絡系統(tǒng)未使用ZigBee聯(lián)盟定義的標準配置文件，而在應用程序中對網(wǎng)絡進行配置。設置節(jié)點的最大子節(jié)點數(shù)為5，網(wǎng)絡深度為3，子節(jié)點中最大路由器個數(shù)為3，由此可計算出網(wǎng)絡最大節(jié)點數(shù)為66。
在ZigBee技術定義的LR-WPAN中，網(wǎng)絡建立的起點是PAN網(wǎng)絡協(xié)調器(PAN Coordinator)。節(jié)點在兩種情況下將建立一個新的PAN網(wǎng)絡： (1)在主動掃描時沒有收到任何信標幀； (2)收到的信標幀參數(shù)與自身節(jié)點能力不相匹配。
建立PAN網(wǎng)絡步驟如下：
(1)協(xié)調器節(jié)點加電后，首先由網(wǎng)絡層發(fā)布NLME-NETWORK-FORMATION.request 原語，之后由網(wǎng)絡層管理實體(NLME)請求MAC層檢測網(wǎng)絡信道，通過發(fā)布MLME-SCAN.request 原語掃描有效信道能量，掃描完成后的結果由MLME-SCAN.confirm 原語返回至網(wǎng)絡層管理實體。NLME根據(jù)能量檢測結果將能量水平較低的信道丟棄不用，之后對選出的信道進行主動掃描，最終找出建立網(wǎng)絡的最佳信道（默認為18信道）。
(2)選擇網(wǎng)絡標識。每一個網(wǎng)絡都分配有一個獨立的網(wǎng)絡標識PAN ID。網(wǎng)絡中的設備根據(jù)此標識來確認自己所屬的網(wǎng)絡。在完成第一步的工作之后，協(xié)調器節(jié)點在此信道上選擇一個隨機的網(wǎng)絡標識，并開始偵聽該信道。本系統(tǒng)采用18號信道對應的PAN ID編號0x1aab。
(3)設定網(wǎng)絡地址。一旦網(wǎng)絡標識被選定，NLME將選擇一個16位網(wǎng)絡地址，同時通過發(fā)布MLME-SET. request原語修改MAC子層的PIB屬性macShortAddress，與其保持一致。此時NLME將向MAC層發(fā)布MLME START.request 原語開始一個新的PAN的操作。然后，網(wǎng)絡層管理實體(NLME)通過發(fā)送NLME-NETWORK-FORMATION.confirm 原語將初始化ZigBee協(xié)調器的執(zhí)行結果通知上一層。
在ZigBee協(xié)調器設備建立網(wǎng)絡后，終端設備可作為子節(jié)點加入?yún)f(xié)調器建立的網(wǎng)絡，子節(jié)點加入網(wǎng)絡的方式有兩種：通過MAC層關聯(lián)方式加入網(wǎng)絡；通過指定的父節(jié)點直接方式加入網(wǎng)絡。本文取前種方式。
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