无线传感网智能组网设计实践_实验指导书
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一、实验背景随着物联网技术的飞速发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)作为一种重要的信息获取和传输手段,在军事、环境监测、智能交通、智能家居等领域得到了广泛应用。
为了深入了解无线传感器网络的工作原理和关键技术,我们进行了本次实验。
二、实验目的1. 熟悉无线传感器网络的基本概念和组成;2. 掌握无线传感器网络的通信协议和拓扑结构;3. 熟悉无线传感器网络的编程与调试方法;4. 通过实验,提高动手能力和实践能力。
三、实验内容1. 无线传感器网络概述无线传感器网络由传感器节点、汇聚节点和终端节点组成。
传感器节点负责感知环境信息,汇聚节点负责收集和转发数据,终端节点负责处理和显示数据。
传感器节点通常由微控制器、传感器、无线通信模块和电源模块组成。
2. 无线传感器网络通信协议无线传感器网络的通信协议主要包括物理层、数据链路层和网络层。
物理层负责无线信号的传输,数据链路层负责数据的可靠传输,网络层负责数据路由和传输。
3. 无线传感器网络拓扑结构无线传感器网络的拓扑结构主要有星形、树形、网状和混合形等。
星形拓扑结构简单,但易受中心节点故障影响;树形拓扑结构具有较高的路由效率,但节点间距离较长;网状拓扑结构具有较高的可靠性和路由效率,但节点间距离较远。
4. 无线传感器网络编程与调试本实验采用ZigBee模块作为无线通信模块,利用IAR Embedded WorkBench开发环境进行编程。
实验内容如下:(1)编写传感器节点程序,实现数据的采集和发送;(2)编写汇聚节点程序,实现数据的收集、处理和转发;(3)编写终端节点程序,实现数据的接收和显示。
5. 实验步骤(1)搭建实验平台,包括传感器节点、汇聚节点和终端节点;(2)编写传感器节点程序,实现数据的采集和发送;(3)编写汇聚节点程序,实现数据的收集、处理和转发;(4)编写终端节点程序,实现数据的接收和显示;(5)调试程序,确保各节点间通信正常;(6)观察实验结果,分析实验现象。
一、实验目的1. 了解无线传感网络的基本概念、组成和结构。
2. 掌握无线传感网络的基本操作和实验方法。
3. 通过实验,验证无线传感网络在实际应用中的可靠性和有效性。
二、实验内容1. 无线传感网络基本概念及组成无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种由大量传感器节点组成的分布式网络系统,用于感知、采集和处理环境信息。
传感器节点负责采集环境信息,并通过无线通信方式将信息传输给其他节点或中心节点。
无线传感网络主要由以下几部分组成:(1)传感器节点:负责感知环境信息,如温度、湿度、光照等。
(2)汇聚节点:负责将多个传感器节点的信息进行融合、压缩,然后传输给中心节点。
(3)中心节点:负责收集各个汇聚节点的信息,进行处理和分析,并将结果传输给用户。
2. 无线传感网络实验(1)实验环境硬件平台:ZigBee模块、ZB-LINK调试器、USB3.0数据线、USB方口线两根、RJ11连接线;软件平台:WinXP/Win7、IAR开发环境、SmartRFFlashProgrammer、ZigBeeSensorMonitor。
(2)实验步骤① 连接硬件设备,搭建无线传感网络实验平台;② 编写传感器节点程序,实现环境信息的采集;③ 编写汇聚节点程序,实现信息融合和压缩;④ 编写中心节点程序,实现信息收集和处理;⑤ 测试无线传感网络性能,包括数据采集、传输、处理等。
(3)实验结果分析① 数据采集:传感器节点能够准确采集环境信息,如温度、湿度等;② 传输:汇聚节点将多个传感器节点的信息进行融合和压缩,传输给中心节点;③ 处理:中心节点对采集到的信息进行处理和分析,生成用户所需的结果;④ 性能:无线传感网络在实际应用中表现出较高的可靠性和有效性。
三、实验总结1. 无线传感网络是一种新型的网络技术,具有广泛的应用前景;2. 通过实验,我们掌握了无线传感网络的基本操作和实验方法;3. 无线传感网络在实际应用中具有较高的可靠性和有效性,能够满足各种环境监测需求。
无线传感器网络(ZIGBEE)实验指导书(CC2530)(适用于电子、通信等专业)沈阳工学院2012年12月前言本课程主要学习Zigbee无线传感器网络的特点,并且以CC2430为主要控制器介绍Zigbee网络中的编程情况,此芯片采用C语言进行编程,并且已经有了较成熟的发展,学生同学理论学习掌握了芯片的基本理论知识,以及在编程过程的相关寄存器的设置。
为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识,并在此基础上,训练和培养学生的动手能力,设置了五个实验项目,其中包括四个验证性实验,一个综合性实验。
这些实验需要学生了解实验器材,熟悉其使用方法,掌握编程软件的操作方法,并且重点掌握在如何编写程序以及程序中的寄存器的设计。
本实验指导书适用于通信专业,强调实际操作,注重基本仪器地使用方法及动手能力的培养。
目录验证性实验实验一IAR编程软件的使用与简单实例实验二CC2530片内温度与1/3电压的测量实验三CC2530串口发/收数实验实验四点对点无线数据通信实验综合性实验实验五Zigbee协议栈实验实验一IAR编程软件的使用与简单实例(一)实验目的1、熟悉IAR软件的使用方法。
2、掌握编辑、下载、运行程序的方法3、利用IAR软件会编写简单的程序(二)实验设备1、zigbee实验装置1套2、安装有IAR软件的PC机1台3、PC机与zigbee模块通讯电缆1根(三)实验内容一、会使用IAR软件IAR编程软件简介1、IAR软件的启动及建立一个新工程首先安装IAR编程软件。
安装之后,选择图标双击鼠标左键,出现如图1.1。
新建一个工程文件。
新建一个工程选择Empty project默认配置,单击0K弹出保存对话框这个时候我们在桌面上建立一个名为project的文件夹,输入项目的文件名,并将项目也取名为“project”将此文件保存在project文件夹中,会产生一个ewp后缀的文件。
保存工程,弹出保存工程对话框。
输入工程文件名,单击保存退出,系统将产生一个eww为后缀的文件这样,我们就建立了IAR的一个工程文件,接下来,我们对这个工程加入一些特有的配置。
XLUC目录实验一开发环境搭建实验 (2)实验二程序烧录实验 (10)实验三硬件接口实验 (13)实验四 ADC采样实验 (19)实验五串口通讯实验 (24)实验六点对点射频实验 (32)实验七传感器添加实验 (39)实验八基于网关板的pc机数据采集和分析实验 (48)实验九基于sink节点数据采集和分析实验 (57)实验十基于web的数据录入和数据访问实验 (61)实验一开发环境搭建实验以下步骤描述了如何逐步搭建无线传感器网络实验开发环境注:本开发环境是在Windows XP操作系统下搭建的先决条件:∙AtoseNet环境:Cygwin atos4tinyos.msi安装包,在光盘的路径为,无线传感器网络1.5\TinyOS2\TinyOS_install\atos4tinyos.msi 。
∙Keil C51编译器安装包:c51v808a.exe,在光盘的路径为,无线传感器网络1.5\TinyOS2\TinyOS_install\c51v808a.exe 。
∙IIS服务器:准备一张Windows XP professional 的安装光盘。
∙SQL SERVER 2005数据库管理工具:准备一张SQL SERVER 2005的安装光盘。
创建AtoseNet环境:Cygwin1.打开无线传感器网络光盘,进入如下路径\TinyOS2\TinyOS_install\, 双击atos4tinyos.msi 进入安装过程2.进入如下界3.单机下一步4.选择合适的路径(这里选择缺省路径),点击“下一步”5.单击安装,进入安装进程如下6.安装完成后将出现如下两个界面7.选择完路径后单击“点击开始安装”8.进入Cygwin安装界面,安装完成后自动弹出如下界面:9.请任意键后即可完成安装。
桌面上会自动建立Cygwin的快捷方式,单击进入即可安装Keil C51 编译器10.打开无线传感器网络光盘,进入如下路径\TinyOS2\TinyOS_install\, 双击c51v808a.exe 进入安装过程11.单击“Next”并且选中“I agree to all the terms of the preceding LicenseAgreement”12.选择默认的路径13.选择安装路径后,单击“Next”:14.输入用户名等资料后单击“Next”进入安装进度界面:15.单击“Finish”完成安装过程。
无线传感器网络实验指导书信息工程学院实验一 质心算法一、实验目的掌握合并质心算法的基本思想;学会利用MATLAB 实现质心算法;学会利用数学计算软件解决实际问题。
二、实验内容和原理无需测距的定位技术不需要直接测量距离和角度信息。
定位精度相对较低,不过可以满足某些应用的需要。
在计算几何学里多边形的几何中心称为质心,多边形顶点坐标的平均值就是质心节点的坐标。
假设多边形定点位置的坐标向量表示为p i = (x i ,y i )T ,则这个多边形的质心坐标为:例如,如果四边形 ABCD 的顶点坐标分别为 (x 1, y 1),(x 2, y 2), (x 3, y 3) 和(x 4,y 4),则它的质心坐标计算如下:这种方法的计算与实现都非常简单,根据网络的连通性确定出目标节点周围的信标参考节点,直接求解信标参考节点构成的多边形的质心。
锚点周期性地向临近节点广播分组信息,该信息包含了锚点的标识和位置。
当未知结点接收到来自不同锚点的分组信息数量超过某一门限或在一定接收时间之后,就可以计算这些锚点所组成的多边形的质心,作为确定出自身位置.由于质心算法完全基于网络连通性,无需锚点和未知结点之间的协作和交互式通信协调,因而易于实现。
三、实验内容及步骤该程序在Matlab 环境下完成无线传感器中的质心算法的实现。
在长为100米的正方形区域,信标节点(锚点)为90个,随机生成50个网络节点。
节点的通信距离为30米.需完成:分别画出不同通信半径,不同未知节点数目下的误差图,并讨论得到的结果所用到的函数:1. M = min(A)返回A 最小的元素.如果A 是一个向量,然后min (A )返回A 的最小元素。
如果A 是一个矩阵,然后min (A)是一个包含每一列的最小值的行向量。
2。
rand()12341234,,44x x x x y y y y x y ++++++⎛⎫= ⎪⎝⎭X = rand返回一个单一均匀分布随机数在区间 (0,1)。
无线传感网智能组网设计实验指导书(实验类)实验 1.Zigbee基本通信实验1.1实验目的➢了解实Zigbee的原理及在软件上如何方便使用;➢掌握在Windows CE 6.0下进行UART编程的方法。
1.2实验设备➢硬件:EduKit-IV嵌入式教学实验平台、Mini270核心子板、Zigbee模块、PC 机;➢软件:Windows 2000/NT/XP 以及Windows 平台下的VS2005开发环境。
1.3实验内容➢利用Microsoft Visual Studio 2005编写一个可运行于EduKit-IV型实验箱Windows CE 6.0操作系统上的应用程序;➢学习和掌握EduKit-IV教学实验平台中通过UART与Zigbee模块通信,实现对Zigbee模块的配置和对等网模式下的通信。
1.4实验原理1.4.1Zigbee起源无线网络系统源自美国军方的“电子尘埃(eMote)”技术,是目前国内、外研究的热点技术之一。
该系统基于IEEE802.15.4规范的无线技术,工作在2.4 GHz或868/928 MHz,用于个人区域网和对等网状网络。
ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。
它是一种介于红外无线技术和蓝牙之间的技术提案。
主要用于近距离无线连接。
它依据802.15.4标准。
在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。
这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率非常高。
相对于现有的各种无线通信技术,无线ZigBee网络技术将是近距离通信最低功耗和成本的技术。
这一技术目前正向工业、民用方向推广和发展,市场前景广阔。
包括国家863计划等项目都在进行相关的研究工作。
因此,本文介绍的基于ZigBee技术的嵌入式无线网络平台,这一无线网络平台可应用于工业控制、信息家电、安保系统、环境监测、港务运输、煤矿安全、农业自动化和医疗监护设备等许多行业和设备。
⽆线传感器⽹络技术实验指导书(苏明霞)实验⼀外部中断实验1.实验环境硬件:ZigBee(CC2530)模块,ZigBee下载调试板,USB仿真器,PC机。
软件:IAR Embedded Workbench for MCS-512.实验⽬的阅读 ZigBee2530开发套件 ZigBee 模块硬件部分⽂档,熟悉 ZigBee 模块按键接⼝中断使⽤⽅式。
使⽤ IAR 开发环境设计程序,利⽤ CC2530 的电源管理控制寄存器控制系统⼯作状态。
3.实验原理3.1硬件接⼝原理按键接⼝,如图3.1.1所⽰。
图3.1.1CC2530开发板有三个按键,⼀个复位按键。
其余两个按键可以通过编程进⾏控制。
当按键按下时,相应的管脚输出低电平。
在此我们采⽤下降沿触发中断的⽅式来检测是否有按键按下。
ZigBee(CC2530)模块 LED 硬件接⼝图 3.1.2 LED 硬件接⼝ CC2530 相关寄存器图3.1.2 P1寄存器图3.1.3 P1SEL寄存器图3.1.4 P1DIR寄存器图3.1.5 P1INP 寄存器图3.1.6 P2INP 寄存器图3.1.7 PICTL寄存器图3.1.8 P1IEN 寄存器图3.1.9 IEN2 寄存器4、实验内容按键按下⼀次,led1亮,led2灭。
按键按下2次,led1灭,led2亮。
按键按下3次,都亮。
按键按下4次,都灭。
下降沿触发中断。
5、注意事项1、实验前,请正确安装RF2530模块,注意其丝印⽅向应与底板丝印⽅向⼀致,严禁反接;2、实验过程中,严禁带电插拨器件,防⽌损坏电路;3、实验过程中,严禁⽤⼿触摸裸露的器件特别是芯⽚,防⽌造成短路或损坏芯⽚;4、所有模块出⼚前均已调试完毕,除⾮有特别说明,否则不建议⾃⾏对电路中可调部分进⾏调节。
6、实验步骤1、将⼀个RF2530模块插⼊到WSN通⽤底板的相应位置。
2、zigbee多功能仿真器的⼀端通过10 pin下载线接到WSN通⽤底板的JTAG 接⼝上,另⼀端通过USB线接到PC机上,并通过SmartRF Flash Programmer软件正确下载⾃⼰编写的实验源码。
《无线传感器网络》 实验指导书机械与电气工程学院郑晖编广州大学 2011年目录1实验一、处理器基础实验 (4)1.1 实验目的 (4)1.2 参考资料 (4)1.3 实验内容及步骤 (4)1.3.1开发环境搭建 (4)1.3.2了解开发环境的使用 (4)1.3.3基本I/O读写 (6)1.3.4简单A/D转换 (7)1.3.5基本定时 (8)1.3.6PWM输出 (8)2实验二、点到点无线通信实验 (9)2.1 实验目的 (9)2.2 参考资料 (9)2.3 实验内容及步骤 (9)2.3.1发送模块代码分析 (9)2.3.2接收模块代码分析 (9)2.3.3运行示例项目 (9)2.3.4应用设计 (10)3实验三、无线传感器组网实验 (11)3.1 实验目的 (11)3.2 参考资料 (11)3.3 实验内容及步骤 (11)3.3.1协调器模块代码分析 (11)3.3.2路由器模块代码分析 (12)3.3.3终端模块代码分析 (12)3.3.4运行示例项目 (14)3.3.5修改示例项目 (14)4大作业 (15)4.1 目的 (15)4.2 任务 (15)4.2.1题目1:LED跑马灯控制 (15)4.2.2题目2:超声波测距 (15)4.2.3题目3:语音通信 (15)4.2.4题目4:其它经老师同意的题目 (15)实验课时安排建议实验名称 课时实验一处理器基础实验 2实验二点到点无线通信实验 24实验三无线传感器组网实验1 实验一、处理器基础实验实验目的1.11. 掌握开发环境的搭建方法;2. 掌握基本调试步骤及方法;3. 掌握基本I/O、定时器、A/D的编程方法;1.2 参考资料1. IAR安装步骤说明:“C51RF-CC2530系统使用说明书\ IAR安装与使用.pdf”;2. 无线龙CC2530模块说明书:“C51RF-CC2530-PK使用说明书\C51RF-CC2530-PK使用说明书V1.01.pdf”;3. IAR开发环境使用方法:“C51RF-CC2530系统使用说明书\ IAR IDE用户手册.pdf”;4. CC2530芯片说明书:“C51RF-CC2530数据手册\CC253x.pdf”;5. 本实验指导书所附例程;“C51RF-CC2530-PK使用说明书\CC25306. 无线龙CC2530模块基础实验说明:基础实验V1.00.pdf”;7. 无线龙CC2530模块基础实验例程:“C51RF-CC2530演示程序\CC2530单片机基础实验”;1.3 实验内容及步骤1.3.1 开发环境搭建按照参考资料[1]、[2]的指导,安装IAR软件,安装仿真器驱动程序。
实验一创建一个简单的工程项目一、实验目的1.了解IAR软件的操作环境和基本功能2.了解“工程选项”的设置方法3.掌握创建工程和管理工程的方法4.了解基本的编译和调试功能5.学习使用观察窗口二、实验内容控制用户开发板上的绿色LED1灯闪烁三、实验条件1.用户PC正确安装了IAR Embedded Worchbench For 8051集成开发环境2.开发板1块(插有CC2530模块)3.C51RF-3仿真器一个4.10芯下载线一根5.USB串口线一根四、实验原理描述IAR Embedded Worchbench For 8051集成开发环境:主要完成系统的软件开发和调试。
它提供了一整套程序编写、维护、编译、调试环境,能将汇编语言和C语言程序编译成HEX可执行输出文件,并将程序下载到CC2530上运行调试。
用户系统的软件部分可以由IAR建立的工程文件管理,工程文件一般包含以下几种:源程序文件:C语言或者汇编语言(*.C,*.ASM);头文件(*.H);库文件(*.LIB,*.OBJ);本例以LED灯为外设,用CC2530控制简单外设,将I/O设置为输出,实验现象LED闪烁。
实验中操作了的寄存器有P1,P1DIR,没有设置而是取默认值的寄存器有:P1SEL,P1INP。
P1 (P1口寄存器)P1DIR (P1方向寄存器)P1SEL (P1功能选择寄存器)P1INP (P1输入模式寄存器)硬件电路:GPIO 输出控制对象为CC2530模块上的红色和绿色LED ,分别接在CC2530芯片的P1.0和P1.1脚上。
输出置位为0时LED 灯点亮,置位为1时LED 灯熄灭。
四、 实验过程与步骤第一步,启动IAR 集成开发环境,打开“开始”—“程序”—“IAR SYSTEM ”—“IAR Embedded Worchbench For 8051”—“ IAR Embedded Worchbench”图1 IAR Embedded Worchbench For 8051工作区第二步,创建工程1.创建一个工作区,打开“file”-“New”—“Workspace”,如图1所示。
无线传感网智能组网设计实验指导书(实验类)实验 1.Zigbee基本通信实验1.1实验目的➢了解实Zigbee的原理及在软件上如何方便使用;➢掌握在Windows CE 6.0下进行UART编程的方法。
1.2实验设备➢硬件:EduKit-IV嵌入式教学实验平台、Mini270核心子板、Zigbee模块、PC 机;➢软件:Windows 2000/NT/XP 以及Windows 平台下的VS2005开发环境。
1.3实验容➢利用Microsoft Visual Studio 2005编写一个可运行于EduKit-IV型实验箱Windows CE 6.0操作系统上的应用程序;➢学习和掌握EduKit-IV教学实验平台过UART与Zigbee模块通信,实现对Zigbee 模块的配置和对等网模式下的通信。
1.4实验原理1.4.1Zigbee起源无线网络系统源自美国军方的“电子尘埃(eMote)”技术,是目前国、外研究的热点技术之一。
该系统基于IEEE802.15.4规的无线技术,工作在2.4 GHz或868/928 MHz,用于个人区域网和对等网状网络。
ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。
它是一种介于红外无线技术和蓝牙之间的技术提案。
主要用于近距离无线连接。
它依据802.15.4标准。
在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。
这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率非常高。
相对于现有的各种无线通信技术,无线ZigBee网络技术将是近距离通信最低功耗和成本的技术。
这一技术目前正向工业、民用方向推广和发展,市场前景广阔。
包括国家863计划等项目都在进行相关的研究工作。
因此,本文介绍的基于ZigBee技术的嵌入式无线网络平台,这一无线网络平台可应用于工业控制、信息家电、安保系统、环境监测、港务运输、煤矿安全、农业自动化和医疗监护设备等许多行业和设备。
具有广泛的适应性。
并能弥补其他无线通信技术的不足,保证其安全性,降低服务成本。
1.4.2ZigBee网络配置1.网络设备组成。
ZigBee网络设备主要包括网络协调器、全功能设备和精简功能设备3类。
●网络协调器:包含所有的网络消息,是3种设备类型中最复杂的一种,存储容量最大、计算能力最强。
功能是发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息。
●全功能设备:全功能设备(Full-Function Device,FFD)可以担任网络协调者,形成网络,让其他的FFD或精简功能装置(RFD)联结。
FFD具备控制器的功能,可提供信息双向传输。
其设备特性有:附带由标准指定的全部IEEE 802.15.4功能和所有特征;更强的存储能力和计算能力可使其在空闲时起网络路由器作用;也能用作终端设备。
●精简功能设备:精简功能设备(Reduced-Function Device,RFD)只能传送信息给FFD或从FFD接收信息,其设备特性有:附带有限的功能来控制成本和复杂性;在网络常用作终端设备;RFD 由于省掉了存和其他电路,降低了ZigBee部件的成本,而简单的8位处理器和小协议栈也有助于降低成本。
2.网络节点类型。
从网络配置上,ZigBee网络中有3种类型的节点:ZigBee协调点、ZigBee路由节点和ZigBee终端节点。
●ZigBee协调点:ZigBee协调点在IEEE 802.15.4中也称为PAN(Personal Area Network)协调点(ZigBee Coordinator,ZC),在无线传感器网络中可以作为汇聚节点。
ZigBee协调点必须是FFD,一个ZigBee网络只有一个ZigBee协调点,它往往比网络中其他节点的功能更强大,是整个网络的主控节点。
它负责发起建立新的网络、设定网络参数、管理网络中的节点以及存储网络中节点信息等,网络形成后也可以执行路由器的功能。
ZigBee协调点是3种类型ZigBee节点最为复杂的一种,一般由交流电源持续供电。
●ZigBee路由节点:ZigBee路由节点(ZigBee Router,ZR)也必须是FFD。
ZigBee路由节点可以参与路由发现、消息转发,通过连接别的节点来扩展网络的覆盖围等。
此外,ZigBee路由节点还可以在它的个人操作空间(POS,Personal Operating Space)中充当普通协调点(IEEE 802.15.4称为协调点)。
普通协调点与ZigBee协调点不同,它仍然受ZigBee协调点的控制。
●ZigBee终端节点:ZigBee终端节点(ZigBee EndDevice,ZE)可以是FFD或者RFD,它通过ZigBee协凋点或者ZigBee路由节点连接到网络,但不允许其他任何节点通过它加入网络,ZigBee终端节点能够以非常低的功率运行。
3.网络工作模式。
ZigBee网络的工作模式可以分为信标(Beacon)和非信标(Non-beacon)2种模式,信标模式实现了网络中所有设备的同步工作和同步休眠,以达到最大限度的功耗节省,而非信标模式则只允许ZE进行周期性休眠,ZC和所有ZR设备必须长期处于工作状态。
信标模式下,ZC负责以一定的间隔时间(一般在15ms~4min)向网络广播信标帧,2个信标帧发送之间有16个相同的时槽,这些时槽分为网络休眠区和网络活动区2个部分,消息只能在网络活动区的各时槽发送。
非信标模式下,ZigBee标准采用父节点为ZE子节点缓存数据,ZE主动向其父节点提取数据的机制,实现ZE的周期性(周期可设置)休眠。
网络中所有父节点需为自己的ZE 子节点缓存数据帧,所有ZE子节点的大多数时间都处于休眠模式,周期性的醒来与父节点握手以确认自己仍处于网络中,其从休眠模式转入数据传输模式一般只需要15ms。
1.4.3ZigBee的网络拓扑结构ZigBee主要采用了3种组网方式:星型网、网状网和簇状网。
其中网络协调器相当于本试验中的中心节点,全功能设备相当于本试验中的路由节点,精简功能设备相当于本试验中的终端节点。
●如图1所示在星型网中,一个功能强大的主器件位于网络的中心,作为网络协调者,其它的主器件或从器件分布在其覆盖围。
由于网络协调者定义了整个网络的时分复用和多址接人方式,因此星型网的控制和同步都比较简单,通常用在设备薯莨比较少的场合。
图1 星型网●如图2所示,网状网是由主器件连接在一起形成的,网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能,网络可以通过“多级跳”的方式来通信;该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络;网络还具备自组织、自愈功能;图2 网状网●星型网和网状网相结合则形成了簇状网,如图3所示。
各个子网部都以星型网连接。
其主器件又以对等的方式连接在一起。
信息流首先传到同一个子网的主节点。
通过网关节点达到更高层的子网,随后继续上传,直至到达中心采集设备。
中心采集设备与普通的WPAN设备相比具有更强的处理能力。
簇状网可以用于覆盖围较大的区域,图3 簇状网在上述网络拓扑结构中,网络的形成和维护通过设备间的通信自动实现,不需要人32干预网络的建立、扩展或者减小。
ZigBee网络中的所有设备都被动态分配到IEEE地址。
1.4.4SZ05-ZBEE嵌入式无线通信模块介绍顺舟科技SZ05系列嵌入式无线通信模块,集成了符合ZIGBEE协议标准的射频收发器和微处理器,它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活、性能可靠稳定等优点和特性;可实现点对点、一点对多点、多点对多点之间的设备间数据的透明传输;可组成星型、树型和蜂窝型网状网络结构。
SZ05系列无线通信模块数据接口为TTL电平收发接口。
可以实现数据的广播方式发送、按照目标地址发送模式,除可实现一般的点对点数据通信功能外,还可实现多点之间的数据通讯,串口通信使用方法简单便利,可以大大简短模块的嵌入匹配时间进程。
SZ05系列无线通信模块分为中心协调器、路由器和终端节点,这三类设备具备不同的网络功能,中心协调器是网络的中心节点,负责网络的发起组织、网络维护和管理功能;路由器负责数据的路由中继转发,终端节点只进行本节点数据的发送和接收。
中心协调器、路由器和终端节点这三种类型的设备在硬件结构上完全一致,只是设备嵌入软件不同,只需通过跳线设置或软件配置即可实现不同的设备功能。
表1描述了模块左侧引脚相应标识表1 模块左侧引脚说明表2描述了模块右侧引脚相应标识表2 模块右侧引脚说明1.4.5Zigbee模块配置SZ05-ZBEE 无线通信模块复位后,CONFIG引脚进入低电平状态3 秒,系统进入配置状态;高电平或悬空状态则进入工作状态。
配置接口是用于对本产品的某些参数进行配置的接口,串口信号为RS232配置如表3所示:表3 配置模式时串口参数配置设备配置选项如下所示:1.通信信道CHANNEL设置如表4所示。
表4 通信信道参数配置2.网络类NET_TYPE设置如表5所示。
表5 网络类型参数配置3.设备类型NODE_TYPE设置如表6所示。
表6 设备类型参数配置4.网络号NET_ID设置如表7所示。
表7 网络号参数配置5.数据发送模式TX_TYPE设置如表8所示。
表8 数据发送模式参数配置6.设备地址MAC_ADDR设置如表9所示。
表9 设备地址参数配置7.数据类型DATA_TYPE设置如表10所示。
表10 数据类型参数配置8.数据位DATA_BIT设置如表11所示。
表11 数据位参数配置9.波特率设置。
10.数据校验DATA_PARITY设置如表12所示。
表12 数据校验参数配置11.串口超时TIME_OUT设置。
12.数据源地址SRC_ADDR设置如表13所示。
表13 数据源地址是否输出参数配置●16 进制方式输出源地址格式:2 字节源地址+有效数据;●ASCII 方式输出源地址格式:4 字节源地址+有效数据。
1.4.6数据发送格式说明1.数据发送模式如表14所示。
表14 数据发送模式表主从中心节点数据直接发送点对点目标地址的节点目标地址+数据2.数据发送帧格式如表15所示。
表15 数据发送帧格式发送模式数据编码数据帧格式数据直接发送不需要做任何变动目标地址+数据16 进制目标地址2字节目标地址+数据ASCII目标地址4字节目标地址+数据1.4.7硬件连接图4 Zigbee与Min270之间的硬件连接其中引脚11和10分别连到主板的地和电源;引脚12和13分别连接到主板Extern B1区的TXD和RXD;引脚9和18分别连接到主板Extern B1区的SP1TXD和SP1RXD。
1.5实验步骤1)准备实验环境。
将mini270核心子板插到主板接口槽上,将实验平台上电运行。