SimpliciTI網(wǎng)絡協(xié)議的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計
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2 網(wǎng)絡協(xié)議設計
協(xié)議采用TI推出的針對簡單小型RF網(wǎng)絡的專有低功耗RF協(xié)議——SimpliciTI網(wǎng)絡協(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。設計得當?shù)腞F協(xié)議對降低最終應用的功耗至關重要。
SimpliciTI網(wǎng)絡協(xié)議由Network Management(網(wǎng)絡管理)、Access Point、Frenquency Agility(跳變)、Range Extender、Eneyption(加密)、Battery-only Network(低功耗網(wǎng)絡)幾個模塊構成。
SimpliciTI網(wǎng)絡協(xié)議主要包括3層：Application Layer(應用層)、Network Layer(網(wǎng)絡層)、Lite Hardware Abstraetion Layer(硬件邏輯層)，如圖3所示。SimpliciTI網(wǎng)絡的加密在網(wǎng)絡層處理。
SimpliciTI的硬件邏輯層主要包括：Radio(射頻層)、BSP(應用板支持層程序包)。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)議內提供了射頻層與網(wǎng)絡層(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)絡層通信的SPI接口。BSP并不是傳統(tǒng)意義上的硬件網(wǎng)絡邏輯層，它不僅僅是射頻層與網(wǎng)絡層之間通信的服務支持。 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)絡協(xié)議工作原理如圖4所示。
網(wǎng)絡層負責如下功能管理：頻段管理，跳頻支持，調制方式、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ID，設備地址，加入、連接網(wǎng)絡。
網(wǎng)絡層管理射頻發(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)絡層自身對網(wǎng)絡的管理，這些接口不能被用戶應用層應用。就像TCP／IP中的IP必須對應相應的物理地址一樣，網(wǎng)絡層會在連接過程中把接口號跟地址關聯(lián)起來。
應用層又分為網(wǎng)絡應用層(NWK Application)和用戶程序應用層(Peer Application)。網(wǎng)絡應用層提供網(wǎng)絡層管理，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詳細列出了相關的應用及描述。
SimpliciTI支持2種基本網(wǎng)絡拓撲結構：星狀網(wǎng)絡拓撲和點對點對等網(wǎng)絡拓撲，同時支持網(wǎng)絡拓撲擴展，即在星狀網(wǎng)絡的基礎上，使用范圍擴展設備網(wǎng)絡為串狀網(wǎng)絡。本系統(tǒng)就采用這種網(wǎng)絡拓撲結構，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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