ZigBee在旅游景區(qū)照明監(jiān)控系統(tǒng)中的應用
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協(xié)調(diào)器開始工作之前，首先對ZigBee協(xié)議進行初始化，應用程序通過MAC層發(fā)送“掃描請求”原語(MLME-SCAN．request)開始進行能量掃描，檢查其周圍有無其他的ZigBee網(wǎng)絡存在；然后等待MAC層的能量掃描結果，若在掃描過程中找到一個沒有被其他PAN使用的信道，則PAN標識符可以任意選擇，若不得不和其他PAN共用信道，則所選信道不要與同信道中其他PAN標識符相沖突，網(wǎng)絡地址則可任意選擇，可在程序中設定；最后啟動協(xié)調(diào)器并通過“網(wǎng)絡構建請求”原語(NLME-NETWORK-FORMATION．request)構建一個ZigBee新網(wǎng)絡，在“允許入網(wǎng)”請求和證實原語(NLME-PERMIT-JOINING)定義了允許終端節(jié)點加入網(wǎng)絡之后，節(jié)點設備方可入網(wǎng)，并為加入的終端節(jié)點分配16位的短地址。隨著終端設備的連接，PAN就建立起來了，隨后就可以進行數(shù)據(jù)的傳輸了。
終端節(jié)點與協(xié)調(diào)器建立連接之前，同樣首先初始化ZigBee協(xié)議，節(jié)點通過“網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)”原語(NLME-NET-WORK-DISCOVERY)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡之后，再通過主動掃描或被動掃描方式獲得PAN的信息，首先檢查PAN描述符中的coordAddrMode，以確定協(xié)調(diào)器的地址模式，并根據(jù)地址模式從coordAddress[8]中獲得協(xié)調(diào)器地址，記錄使用的信道，最后檢查gtsPermit確定協(xié)調(diào)器是否接受設備的連接請求，確定之后便可發(fā)送“設備入網(wǎng)”請求(NLME-JOIN．request)與協(xié)調(diào)器建立連接。
基于對TI Z-Stack協(xié)議棧的分析，TI Z-Stack是一個基于輪轉(zhuǎn)查詢的操作系統(tǒng)，主函數(shù)通過osal_start_system()函數(shù)調(diào)用(taskArr[idx])(idx，events)函數(shù)來執(zhí)行具體的處理函數(shù)，taskArr[]是一個函數(shù)指針的數(shù)組，可根據(jù)不同的idx執(zhí)行不同的函數(shù)。因此在該系統(tǒng)的協(xié)調(diào)器軟件設計中只需要在操作系統(tǒng)OSAL的框架結構的基礎上，新建兩個任務Task_ZigBee，Task_MSP430，一個UART接收中斷服務程序，當有ZigBee上行數(shù)據(jù)時，Task_ZigBee接收底層發(fā)來的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過ZigBee協(xié)議進行數(shù)據(jù)解包，然后喚醒Task_MSP430，該任務通過RS 232接口發(fā)送消息給MSP430單片機；當有下行數(shù)據(jù)時，MSP430單片機接收來自SIM300的串口數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生串口中斷，然后喚醒TasK_ZigBee，通過ZigBee協(xié)議封裝，并調(diào)用功能函數(shù)將數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡發(fā)送出去。
1．2．2 GPRS軟件設計
為了縮短開發(fā)流程，GPRS模塊選用的是內(nèi)置TCP／IP協(xié)議的SIM300，在實際開發(fā)中省去了在MSP430中處理TCP／IP協(xié)議的流程，而只需要利用AT指令即可實現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡的連接、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等。GPRS模塊在上電復位之后，首先對工作模式、通信波特率、接入網(wǎng)關等進行初始化設置，然后，發(fā)送撥號命令與基站服務器建立連接，之后，通過點對點協(xié)議(PPP)協(xié)商得到系統(tǒng)本地IP，待登錄成功后通過加載數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議實現(xiàn)與監(jiān)控中心計算機的SOCKET連接，在實際操作中通過“AT+CIPSTART=TCP”，“10．2．42．10”，“2020指令連接到監(jiān)控主機的IP地址(其中“10．2．42．10”是監(jiān)控主機的IP地址，“2020”是網(wǎng)絡端口號)，然后再通過指令“AT+CIPSEND”開始傳送數(shù)據(jù)。
2 實驗結果分析
實驗中，組建了一個5節(jié)點的小形星型無線網(wǎng)絡，并按照下列步驟做了相應的實驗：
(1)將沒有連接GPRS模塊的協(xié)調(diào)器與PC機串口相連，其他節(jié)點分布在實驗室各個角落，由PC機的串口調(diào)試助手發(fā)送程序設置的命令給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器顯示命令狀態(tài)并亮起小燈，緊接著其他的終端節(jié)點也亮燈，并穩(wěn)定的持續(xù)著；移動其中一個節(jié)點到室外，同樣能收到協(xié)調(diào)器發(fā)送的數(shù)據(jù)。實驗現(xiàn)象說明所建立的ZigBee網(wǎng)絡在室內(nèi)表現(xiàn)出較穩(wěn)定的傳輸性。
(2)將5個節(jié)點分別分散地布置室外，將協(xié)調(diào)器放置在與每個節(jié)點大概距離在50～200 m不等的位置，當給設備上電之后各個終端節(jié)點小燈閃爍，說明入網(wǎng)成功；將其中一個ZigBee節(jié)點移到超出ZigBee網(wǎng)絡覆蓋范圍的地方，又重新回到覆蓋范圍，仍能繼續(xù)工作；關閉其中任何一個節(jié)點再打開，能立即入網(wǎng)工作；由監(jiān)控主機發(fā)送開燈命令，實驗現(xiàn)象同上。該實驗結果有效驗證了ZigBee無線網(wǎng)絡良好的自組織和自愈特性。網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器與實驗現(xiàn)象如圖5所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/200606.htm
3 結論
ZigBee技術具有低速率、短距離、多節(jié)點、自組網(wǎng)、組網(wǎng)靈活等特點，結合GPRS網(wǎng)絡通信數(shù)據(jù)大、覆蓋廣泛、距離長等優(yōu)勢，達到功能互補。兩者共同組建的系統(tǒng)網(wǎng)絡表現(xiàn)出穩(wěn)定的傳輸性且時延短，應用在景區(qū)照明監(jiān)控中有助于提高監(jiān)控的高效性，并能通過軟件設置達到各種照明效果，既可達到景觀照明效果，又能避免不必要的用電浪費，實現(xiàn)節(jié)能的目的。
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