基于無線傳感器網絡的車流量檢測系統設計

2.3 串口模塊

　　串口通信模塊主要針對數據的接收基站，將終端檢測節(jié)點通過路由設備上傳來的數據，傳輸到 PC 機，在 PC 端進行處理。因此，必須在協調器上設計串口通信模塊。本文所采用串口獨立設計的方法，可以使協調器與路由節(jié)點共用同一種硬件節(jié)點，也就是不把串口電路集成到協調器節(jié)點上面，而是利用編程接口把串口通信模塊與 ZigBee 節(jié)點相連。這樣做的好處有兩點，一是可以在批量生產時，可以不把這三種設備區(qū)分開來，只需要生產一種硬件電路即可;二是可以方便地對每個節(jié)點進行調試，看在做板時候是否達到性能上的要求，篩選出不合格品。串口通信模塊的電路原理圖如圖4所示。

3 系統軟件設計

3.1 ZigBee協議簡介

　　ZigBee協議層從下到上分別為物理層(PHY)、介質訪問控制層(MAC)、網絡層(NWK)、應用層(APL)等。其中PHY層和MAC層標準由IEEE802.15.4標準定義，NWK層和APL層由ZigBee標準定義。每一層為它的上層提供一套特定的服務，每一個服務實體通過一個服務訪問點(SAP)為上層提供服務。ZigBee協議棧的頂層由應用框架、ZigBee設備對象(ZDO)和應用支持(APS)子層組成。軟件設計部分基于TI公司的Z-Stack協議棧，結合IAR Workbech進行軟件開發(fā)。

3.2 軟件部分設計

　　本文中為了使節(jié)點的設計具有通用性和便于開發(fā)的特點，采用了 TI 公司開發(fā)的Z-stack協議棧，這個協議棧最明顯的特點是兼容性非常好，完全支持 IEEE 802.15.4 的片上系統解決方案，另外它還支持豐富的新特性，比如無線下載，通過 ZigBee網絡，可以將程序以無線的方式下載到節(jié)點去。

　　TI 公司的 Z-stack 協議棧是基于 IAR 開發(fā)環(huán)境的，IAR Embedded Workbench功能非常強大，不僅可以提供編譯下載等常用開發(fā)功能，同時也能結合下載器對程序進行單步跟蹤調試，這種單步調試在編程時非常有用，對于快速發(fā)現問題有很好的效果。在 IAR 環(huán)境下打開工程文件 SampleApp.eww，就可以看到從 HAL到 APP 層的文件夾樹狀結構，Z-stack 協議棧采用 OSAL 片上操作系統，事件輪循機制，下載好相應的程序，系統進行初始化，然后進入低功耗模式，監(jiān)聽事件的發(fā)生，當有事件發(fā)生，系統自動喚醒，進入中斷處理事件當中，處理完后退回到原處繼續(xù)監(jiān)聽;若同時有幾個事件發(fā)生，系統會首先判斷他們的優(yōu)先級，逐一處理，利用中斷模式可以在一定程度上降低系統功耗。整個 Z-stack 協議棧的工作流程一般為系統啟動，驅動初始化，OSAL 初始化，然后進入任務輪循階段開始處理事件，其中最重要的部分是在 SampleApp_Init()函數上進行的各類初始化工作。軟件流程如圖5所示。

3.3 結果分析

　　為了驗證分析系統的準確性，要在某一時段檢測正確來衡量，應從多個節(jié)點同時運行一個比較長的時間來檢驗其性能。因此，在前面搭接平臺的基礎上，檢驗4個傳感器節(jié)點上每通過30輛車的準確性。記錄結果如表1所示。

　　從表1可以看到，基于該無線傳感器網絡的車輛檢測系統具有較高的準確率，平均在 98%以上，良好的高精確度使得車輛檢測系統擁有很好市場應用前景，在未來智能交通發(fā)展的具有一席之地。

參考文獻：

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