3.3 控制器的軟件設計

　　作為網絡中的協(xié)調器， 按功能可分為兩個部分： 網絡創(chuàng)建與管理功能； 數據傳輸功能。網絡創(chuàng)建與管理功能主要是負責組建ZigBee 網絡， 分配網絡地址及維護綁定表。協(xié)調器通過掃描一個空信道來創(chuàng)建一個新網絡， 維護一個目前連接設備的列表， 支持獨立掃描程序來確保以前的連接設備能夠重新加入網絡。數據傳輸功能主要是充當ZigBee 網絡與RS485 總線之間的網關， 將兩個使用不同協(xié)議的網絡連接在一起， 對兩個網絡中的使用不同傳輸協(xié)議的數據進行互相的轉換。控制器軟件流程如圖6 所示。

圖6 控制器軟件流程圖

　　4 關鍵技術

　　1） 系統(tǒng)中的應用與網絡層標準建立在IEEE 802.15.4 物理層與媒體接入控制層標準的基礎之上， 所使用的射頻通信為全球公開的免費2.4GHz 的ISM頻段， 在物理層采用抗干擾非常強的DSSS 直序擴頻技術進行傳輸， 在MAC 協(xié)議層采用了CSMA- CA 的碰撞避免機制， 避免了發(fā)送數據時的競爭和沖突；采用應答機制的數據傳輸方式， 保證信息傳輸的可靠性；

　　2） 組網設計采用簡單的星型網絡拓撲， 無需人工干預可感知節(jié)點的存在， 并確定連接關系， 組成結構化的網絡； 增加、刪除或移動節(jié)點等等， 網絡都能夠自我修復無需人工干預， 保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作；

　　3） 無線網絡容量大， 單個溫室無線傳感器網絡可以容納最多254 個從設備和一個主設備， 一個區(qū)域內可以同時存在200多個ZigBee 網絡；

　　4） 實現超低功耗即可延長節(jié)點和網絡的壽命， 節(jié)點的能量消耗有三方面： 傳感器件數據采集、微處理單元的數據存儲與處理和無線模塊數據接收/發(fā)射。其中能量消耗最大的是在射頻信號發(fā)射過程中， 設置節(jié)點休眠與喚醒機制， 最大限度降低能量消耗。節(jié)點在深度睡眠時電流只有1.6μA, 輸出功率0dbm, 喚醒周期為1s 的平均電流為250μA 左右。

　　5 結束語

　　把低成本、低功耗的無線ZigBee 技術應用于分布式溫室監(jiān)控系統(tǒng)， 不但能夠實現對溫室環(huán)境的自動監(jiān)測控制， 還提高了系統(tǒng)應用的靈活性， 同時也減少了環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)現場布線帶來的各種問題。采用ZigBee 技術實現的無線分布式溫室監(jiān)控系統(tǒng)頗具推廣應用價值。

參考文獻:

[1].RS485 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS485+_585289.html.
[2].MSP430 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MSP430+_490166.html.
[3].MSP430F149 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MSP430F149+_874114.html.
[4].CC2420 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/CC2420+_213269.html.
[5].PCB datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PCB+_1201640.html.
[6].MAX485 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MAX485+_859396.html.
[7].TTL datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/TTL+_1174409.html.