物聯(lián)網(wǎng)試驗指導(dǎo)書

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物聯(lián)網(wǎng)實驗指導(dǎo)書

四川理工學(xué)院通信教研室

2023年11月

目錄

前言1試驗一走馬燈IAR工程建立試驗5試驗二串口通信試驗14試驗三點對點通信試驗18試驗四Mesh自動組網(wǎng)試驗21附錄25試驗一代碼25試驗二代碼26試驗三代碼28試驗四代碼29

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前言

1、ZigBee基礎(chǔ)創(chuàng)新套件概述

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被評為是未來四大高科技產(chǎn)業(yè)之一，可以預(yù)見無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將會是繼互聯(lián)網(wǎng)之后一個巨大的新興產(chǎn)業(yè)，同時由于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，必然會對傳統(tǒng)行業(yè)起到巨大的拉動作用。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要是針對短距離、低功耗、低速的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸強調(diào)網(wǎng)絡(luò)特性。數(shù)據(jù)節(jié)點之間通過特有無線傳輸芯片進行連接和轉(zhuǎn)發(fā)形成大范圍的覆蓋容納大量的節(jié)點。傳感器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)能夠自由和智能的組成，網(wǎng)絡(luò)具有自組織的特征，即網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點可以智能的形成網(wǎng)絡(luò)連接，連接根據(jù)不同的需要采用不同的拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)具有自維護特征，即當(dāng)某些節(jié)點發(fā)生問題的時候，不影響網(wǎng)絡(luò)的其它傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸。正是由于有了如此高級靈活的網(wǎng)絡(luò)特征，傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝和維護十分簡便，可以在不增加單個節(jié)點成本同時進行大規(guī)模的布設(shè)。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在節(jié)能、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)控制等領(lǐng)域擁有十分巨大的潛力。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尚屬一個新興技術(shù)，正在高速發(fā)展，學(xué)習(xí)和把握新技術(shù)發(fā)展方向和技術(shù)理念是現(xiàn)代化高等教育的核心理念。

“ZigBee基礎(chǔ)創(chuàng)新套件〞產(chǎn)品正是針對這一新技術(shù)的發(fā)展需要，使這種新技術(shù)能夠得到快速的推廣，讓高校師生能夠?qū)W習(xí)和了解這項潛力巨大的新技術(shù)?！癦igBee基礎(chǔ)創(chuàng)新套件〞是由多個傳感器節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該套件綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等多種技術(shù)領(lǐng)域，用戶可以根據(jù)所需的應(yīng)用在該套件上進行自由開發(fā)。

2、ZigBee基礎(chǔ)創(chuàng)新套件的組成

CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）4個物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型超聲波傳感器（CITE-S063）1個物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型紅外傳感器（CITE-S073）1個物聯(lián)網(wǎng)便攜型加速度傳感器（CITE-S082）1個物聯(lián)網(wǎng)便攜型溫濕度傳感器（CITE-S121）1個電源6個天線8根

CCDebugger1套（調(diào)試器，帶MINIUSB接口的USB線，10PIN排線）物聯(lián)網(wǎng)試驗軟件一套

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2.1CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）

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支持IEEE802.15.4標(biāo)準以及ZigBee、ZigBeePRO和ZigBeeRF4CE標(biāo)準2.4GISM工作頻率

傳輸速度250Kbps，最大輸出功率10dBm，接收靈敏度-97dBmMCU：加強型8051MCU，256KFlash低功耗：主動模式RX，24mA

主動模式TX在1dBm，29mA供電模式1（4us喚醒），0.2mA供電模式2（睡眠定時器運行），1uA供電模式3（外部中斷），0.4uA寬電源電壓范圍（2V-3.6V）液晶屏顯示：便于觀測試驗現(xiàn)象

自帶3種傳感器：光照傳感器，3軸加速度傳感器，溫度傳感器3個彩燈，5個按鍵：便于實現(xiàn)多種輸入輸出組合

鋰電池和DC5V兩種供電方式可選，鋰電池充電時間一般需要4～5個小時，可以使用200個小時，在使用鋰電池的狀況下，假使長時間不使用，請關(guān)閉電源開關(guān)

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2.2物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型超聲波傳感器（CITE-S063）

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物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型超聲波傳感器（CITE-S063）由CC2530無線模塊和超聲波傳感器底板組成。傳感器底板上采用的是兩個超聲波探頭，MCU部分采用SiliconLaboratories公司的C8051F206。

超聲波傳感器底板輸出0～2000mm測量距離，并將測量距離發(fā)送給CC2530無線模塊。傳感器底板上有一個彩色燈，通過編程可以顯示各種不同顏色，隨著測量距離的不同變換不同的顏色。傳感器底板與CC2530無線模塊間通過串口通信，電平轉(zhuǎn)換為RS232。

2.3物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型紅外傳感器（CITE-S073）

物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型紅外傳感器（CITE-S073）由CC2530無線模塊和紅外傳感器底板組成。傳感器底板上件采用的是紅外傳感器，MCU部分采用SiliconLaboratories公司的C8051F206。

紅外傳感器底板輸出0或1開關(guān)量，并將開關(guān)量發(fā)送給CC2530無線模塊。傳感器底板上有一個彩色燈，通過編程可以顯示各種不同顏色，紅色表示紅外傳感器沒有檢測到物體，綠色表示紅外傳感器檢測到物體。傳感器底板與CC2530無線模塊間通過串口通信，電平轉(zhuǎn)換為RS232。

2.4物聯(lián)網(wǎng)便攜型加速度傳感器（CITE-S082）

物聯(lián)網(wǎng)便攜型加速度傳感器（CITE-S082）是由CC2530無線模塊和KIONIX公司的3軸加速度傳感器KXTF9-1062組成。CC2530可以通過I2C總線讀取加速度

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傳感器中3軸加速度的值。使用時用2節(jié)1.5V干電池供電。

2.5物聯(lián)網(wǎng)便攜型溫濕度傳感器（CITE-S121）

物聯(lián)網(wǎng)便攜型溫濕度傳感器（CITE-S121）是由CC2530無線模塊和SENSIRION公司的溫濕度傳感器STH11組成。CC2530可以讀取傳感器采集的溫濕度值。使用時用2節(jié)1.5V干電池供電。

3、系統(tǒng)連接

本卷須知：在無線通信過程中，一致信道之間會產(chǎn)生信號干擾，由于所有試驗箱在出廠時默認的都是同一信道的演示試驗程序。所以在做試驗時，為了防止試驗箱之間信號的相互干擾，保證明驗效果，請同一個試驗箱用同一個頻率同一個信道，不同試驗箱用用不同的頻率與不同的信道。

開啟產(chǎn)品試驗箱后，里面包含了搭建系統(tǒng)所需要的所有器件和配件。連接步驟為：1.將所有模塊上的天線連接好；

2.將CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）、CITE-S073物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型紅外傳感器和CITE-S063物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型超聲波傳感器的電源接口與電源進行連接；3.將CITE-S082物聯(lián)網(wǎng)便攜型加速度傳感器和CITE-S121物聯(lián)網(wǎng)便攜型溫濕度傳感器分別裝入兩節(jié)1.5V的干電池；4.在計算機上安裝CITE-N01模塊的串口驅(qū)動；

5.將貼有紅色圓標(biāo)簽的CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）的MINIUSB端口與計算機的USB串口用提供的A-MINIUSB線進行連接，開啟電源開關(guān)；依次開啟剩下模塊的電源開關(guān)；6.運行計算機上的CITE-LAB軟件。

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試驗一走馬燈IAR工程建立試驗

1、試驗?zāi)康?/p>

了解IAR集成開發(fā)環(huán)境。

學(xué)習(xí)安裝SmartRFFlashProgrammer軟件下載程序。2、試驗設(shè)備

硬件：PC機（一臺）ZigBee基礎(chǔ)創(chuàng)新套件（一套）

軟件：IAREmbeddedWorkbench開發(fā)工具、SmartRFFlashProgrammer軟件、CITE-LAB軟件3、試驗預(yù)習(xí)要求

細心閱讀IAR相關(guān)文檔，熟悉本節(jié)試驗步驟。

IAREmbeddedWorkbench（以下簡稱為IAR）嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)工具，支持匯編、C和C++語言。它提供完整的集成開發(fā)環(huán)境，包括工程管理器、編輯器、編譯鏈接工具和C-SPY調(diào)試器。IARSystems以其高度優(yōu)化的編譯器而著名。每個C/C++編譯器不僅包含一般全局性的優(yōu)化，也包含針對特定芯片的低級優(yōu)化，以充分利用所選芯片的所有特性，確保較小的代碼尺寸。能夠支持由不同的芯片制造商生產(chǎn)，且種類繁多的8位、16位或32位芯片。4．試驗內(nèi)容（1）安裝IAR。（2）啟動IAR。

（3）新建一個IAR工作區(qū)。（4）開啟一個IAR工作區(qū)。（5）安裝調(diào)試器驅(qū)動。

（6）連接計算機、CCDebugger與物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型紅外傳感器（CITE-S073）。（7）設(shè)置項目參數(shù)。（8）編譯、下載程序。

（9）安裝SmartRFFlashProgrammer軟件，這個軟件主要用于無線網(wǎng)絡(luò)試驗、傳感器試驗中的試驗3以及綜合試驗的程序下載。（10）使用SmartRFFlashProgrammer軟件下載程序。5、試驗連接規(guī)律圖

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6．試驗步驟

安裝IAR。點擊光盤中的圖標(biāo)

，出現(xiàn)如下圖的對話框。

選擇其次項“InstallIAREmbeddedWorkbench〞并點擊，出現(xiàn)解壓界面如下圖：

等待出現(xiàn)安裝界面如下圖。

點擊“Next〞，出現(xiàn)對話框如下圖。

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點擊“Accept〞，出現(xiàn)圖對話框如下圖。

輸入姓名和公司名稱（任意輸入），雙擊并填寫到軟件相應(yīng)的位置并完成激活。

，生成Licensenumber與Licesekey,

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點擊“Browse〞選擇“LicenceKey〞，點擊“Next〞，出現(xiàn)對話框如下圖。

點擊“Next〞，出現(xiàn)對話框如下圖。

選擇“Full〞，點擊“Next〞，出現(xiàn)對話框如下圖。

點擊“Next〞，出現(xiàn)對話框如下圖。

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點擊“Next〞，出現(xiàn)開始安裝話框如下圖。

等待安裝終止后會彈出對話框如下圖。點擊“Finish〞，安裝完成。

啟動IAR。

安裝終止后，在開始菜單中選擇“IAREmbeddedWorkBench〞，即可開啟IAR開發(fā)環(huán)境。IAR安裝目錄如下圖。

當(dāng)開啟IAR開發(fā)環(huán)境時，假使已經(jīng)建好了工作區(qū)，會出現(xiàn)如下圖的窗口，可以選擇窗口里需要開啟的工作區(qū)。假使要新建或開啟一個工作區(qū)則點擊“Cancel〞。

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開啟一個IAR工作區(qū)。要開啟光盤中“物聯(lián)網(wǎng)試驗〞文件夾中的“試驗1〞中的CITE-T-ZA-Led。工作區(qū)開啟方法為：點擊File→Open→Workspace，如下圖。

選擇并開啟名稱為CITE-T-ZA-Led的工作區(qū)，如下圖。

開啟的工作區(qū)如下圖。

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（5）安裝調(diào)試器驅(qū)動。

將CCDebugger通過A-MINIUSB線與計算機的USB口連接，計算機遇彈出“找到新的硬件向?qū)Ж?，選擇“從列表或指定位置安裝（高級）〞，點擊“下一步〞，如下圖。

點擊“瀏覽〞按鈕，選擇驅(qū)動所在路徑，驅(qū)動文件在IAR程序的安裝目錄下，具體位置為C:\\ProgramFiles\\IARSystems\\EmbeddedWorkbench5.3\\8051\\drivers\\TexasInstruments，如下圖，點擊“下一步〞。

等待驅(qū)動安裝完成，點擊“完成〞按鈕，完成調(diào)試器驅(qū)動安裝，如下圖。

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點擊CITE-T-ZA-Led-Debug工程文件，點擊Project→Options，如下圖。

選擇“Linker〞選項，設(shè)置“Output〞和“Config〞選項卡，如下圖。

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選擇“Debugger〞選項，設(shè)置“Setup〞選項卡，如圖設(shè)置

取一個物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型紅外傳感器（CITE-S073），連接CCDebugger、物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型紅外傳感器（CITE-S073）和計算機，連接電源，連接好后，開啟電源開關(guān)。

（8）編譯、下載程序。

選擇CITE-ZA-Led.c文件，點擊Project→RebuildAll，編譯程序并生成目標(biāo)文件。編譯狀況會在界面下方的“Messages〞顯示出來，假使編譯時出現(xiàn)錯誤或警告，請根據(jù)提醒進行修改，直至沒有錯誤。再點擊Project→Debug將程序下載到物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型紅外傳感器（CITE-S073）中，連接方法如下圖；點擊

運行程序，可以觀測到物聯(lián)網(wǎng)

創(chuàng)新型紅外傳感器（CITE-S073）上D2～D5的4個燈輪番閃爍。試驗小結(jié)

通過本小結(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)會定時器查詢方式的使用和I/O端口的使用，并學(xué)會如何控制D2～D5燈輪番閃爍。此試驗是學(xué)習(xí)單片機的入門試驗，通過學(xué)習(xí)，對單片機有個基本了解，便于今后更繁雜單片機程序的開發(fā)。思考題

（1）如何改變走馬燈閃爍的時間間隔？（2）如何改變4個燈閃爍的次序？

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試驗二串口通信試驗

1．試驗?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)使用CC2530單片機中斷方式實現(xiàn)串口通信。學(xué)習(xí)如何設(shè)置串口的波特率。把握如何使用串口收發(fā)數(shù)據(jù)。2．試驗設(shè)備硬件：PC機（一臺）ZigBee基礎(chǔ)創(chuàng)新套件（一套）

軟件：IAREmbeddedWorkbench開發(fā)工具CITE-LAB軟件3．試驗內(nèi)容

系統(tǒng)初始化時，以查詢的方式向串口發(fā)送默認的出廠信息，接下來，串口等待接收數(shù)據(jù)，串口接收以中斷方式接收串口輸入的數(shù)據(jù)，接收到串口上的數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)發(fā)還給串口，此時可以在CITE-LAB軟件上觀測到串口輸入的數(shù)據(jù)。4．試驗連接規(guī)律圖

5．試驗步驟

（1）首先安裝CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）的串口驅(qū)動，雙擊開始安裝驅(qū)動直至完成；

（2）取一個CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01），連接電源，連接好后，開啟電源開關(guān)，出現(xiàn)一個開機界面如下圖；

，

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（3）右鍵單擊“我的電腦〞，選擇“屬性〞彈出如下圖對話框；

（4）點擊“硬件〞，選擇“設(shè)備管理器〞，將“端口〞選項展開，可以找到CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）與計算機相連接的端口，例如為COM3，

（5）啟動IAR，開啟工作區(qū)文件CITE-T-ZA-Uart.eww；（6）點擊Project→RebuildAll，編譯程序并生成可執(zhí)行文件；

（7）連接CCDebugger、CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）和計算機，如下圖。連接好后，開啟電源開關(guān)。點擊Project→Debug將程序下載到CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）中；（8）點擊

運行程序，點擊

按鈕，退出調(diào)試環(huán)境。（關(guān)閉CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點

（CITE-N01）的電源，拔下CCDebugger，將CCDebugger一端的A-MINIUSB線拔下，插入CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）上的MiniUSB端口）；

（9）使用CITE-LAB軟件觀測試驗現(xiàn)象，CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）上電或復(fù)位

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時，在串口上會顯示一串出廠信息，往串口發(fā)送數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)發(fā)送的數(shù)據(jù)被回傳；（10）使用CITE-LAB軟件觀測程序運行狀況的過程為：在PC機上雙擊CITE-LAB軟件中的

圖標(biāo)（如未安裝CITE-LAB軟件，

，點擊“進入試驗〞，選擇“基礎(chǔ)雙擊“CITE-LAB軟件文件夾〞中的安裝圖標(biāo)進行安裝）試驗〞中的“串口通信試驗〞，如下圖：

②點擊串口配置按鈕

，開啟如下圖的端口配置界面，在串口中選擇COM3，設(shè)置波特

率為115200，點擊“確定〞按鈕

點擊“開啟選定串口并開始試驗〞按鈕

，開始試驗，點擊

選擇字符顯示方式，

開啟CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）的電源或按下復(fù)位按鍵，在“接收數(shù)據(jù)顯示區(qū)〞窗口中可以觀測到出廠信息，如下圖。雙擊狀態(tài)欄下方的已發(fā)送/已接收的字節(jié)，可以將已發(fā)送/已接收的字節(jié)清為0；

在“發(fā)送數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)〞輸入需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，點擊

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按鈕發(fā)送數(shù)據(jù)，此時可以

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在“接收數(shù)據(jù)顯示區(qū)〞觀測到方才發(fā)送到數(shù)據(jù)。點擊按鈕清除數(shù)據(jù)，點擊按

鈕選擇發(fā)送數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)/接收數(shù)據(jù)顯示區(qū)為16進制顯示方式，如圖A5-9所示；

6.試驗小結(jié)

通過本小結(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)會使用單片機的串口功能，進行收發(fā)數(shù)據(jù)，并學(xué)會如何設(shè)置串口的波特率，如何發(fā)送默認的配置信息。7.思考題

（1）如何改變串口通信的波特率？（2）如何修改發(fā)送的默認信息？

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試驗三點對點通信試驗

1．試驗?zāi)康?/p>

通過點對點通信試驗，建立無線通信概念。

了解IEEE802.15.4無線通信標(biāo)準，熟悉PHY、MAC、RSSI等概念。2．試驗設(shè)備硬件：PC機（一臺）ZigBee基礎(chǔ)創(chuàng)新套件（一套）

軟件：IAREmbeddedWorkbench開發(fā)工具CITE-LAB軟件3．試驗內(nèi)容

CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）B每隔500ms向CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）A發(fā)送一包數(shù)據(jù)，所以只有模塊A能接收到模塊B的信息，這樣就構(gòu)成一個點對點的形式。模塊A接收到模塊B的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)發(fā)至PC，在CITE-LAB軟件上顯示其內(nèi)容。讀取CC2530寄放器RSSI的值并在液晶屏上顯示。試驗連接規(guī)律圖如下：

4．試驗步驟

（1）啟動IAR，開啟工作區(qū)文件CITE-T-ZA-PeerToPeer-Cen.eww；（2）開啟RF.c文件，將宏定義#definePANID0x2023中的數(shù)值部分修改為試驗箱相應(yīng)的PANID編號，點擊保存，點擊Project→RebuildAll，編譯程序并生成可執(zhí)行文件；

（3）取一個CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）作為模塊A，連接CCDebugger、CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）和計算機，連接電源，連接好后，開啟電源開關(guān)，連接方法請參照基礎(chǔ)試驗五。點擊Project→Debug將程序下載到

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CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）中，點擊上的電源開關(guān)并拔掉CCDebugger；

然后退出調(diào)試狀態(tài)，關(guān)閉模塊A

（4）同樣的方法開啟工作區(qū)文件CITE-T-ZA-PeerToPeer-End.eww，將宏定義#definePANID0x2023中的數(shù)值部分修改為與步驟（2）中一致的值，點擊保存，點擊Project→RebuildAll，編譯程序并生成可執(zhí)行文件。取一個CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）作為模塊B，依照步驟（3）的方法下載程序，關(guān)閉模塊B上的電源開關(guān)并拔掉CCDebugger，將CCDebugger一端的A-MINIUSB線拔下，插入CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）A上的MiniUSB端口；

（5）在PC機上雙擊CITE-LAB軟件中的

圖標(biāo)，點擊“進

，開始

入試驗〞，選擇“無線射頻試驗〞中的“點對點通信試驗〞，依照基礎(chǔ)試驗五的方法設(shè)置相應(yīng)的串口、波特率，點擊“開啟選定串口并開始試驗〞按鈕試驗，點擊

選擇字符顯示方式；

（6）分別開啟CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）模塊A和CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）模塊B上的電源開關(guān)；

（7）CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）模塊B每隔500ms向CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）模塊A發(fā)送一組數(shù)據(jù)，此時在CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01）模塊A端的CITE-LAB軟件上觀測到每隔500ms接收到一組數(shù)據(jù)“HelloWorld！〞，同時模塊A在發(fā)送數(shù)據(jù)時LED1的藍燈閃爍，模塊B在接收數(shù)據(jù)時LED1的綠燈閃爍，液晶屏上顯示接收信號RSSI的值。CITE-LAB軟件上顯示結(jié)果如圖所

5.試驗小結(jié)

通過本小結(jié)的學(xué)習(xí)，認識到在點對點無線通信過程中，要使數(shù)據(jù)能夠正確接收，首先應(yīng)保證通信雙方的信道一致；其次，由于在試驗中采用了地址過濾，地址過濾中包含PANID和短地址信息，所以發(fā)送方的PANID和目的地址要和接收方的PANID和源地址一致。當(dāng)然這兩個條件只是正確接收數(shù)據(jù)的必要條件，需要滿足的其它條件請參考CC2530使用手冊的相關(guān)章節(jié)。6.思考題

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（1）如何改變發(fā)送字符的內(nèi)容？

（2）本試驗中，所有試驗箱發(fā)送方的目的地址都一致，我們使用PANID過濾來屏蔽其它試驗箱的數(shù)據(jù)，使接收方只接收此試驗箱發(fā)送方的數(shù)據(jù)，假使所有試驗箱的PANID都一致，如何使用發(fā)送方的目的地址過濾來屏蔽其它試驗箱的數(shù)據(jù)？

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試驗四Mesh自動組網(wǎng)試驗

1．試驗?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)如何建立Mesh網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)ZigBee網(wǎng)絡(luò)Mesh網(wǎng)絡(luò)拓撲的使用。2．試驗設(shè)備

硬件：PC機（一臺）ZigBee基礎(chǔ)創(chuàng)新套件（一套）

軟件：IAREmbeddedWorkbench開發(fā)工具SmartRFFlashProgrammer軟件CITE-LAB軟件3．試驗內(nèi)容

Mesh網(wǎng)絡(luò)即〞無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)〞,它是“多跳（multi-hop）〞網(wǎng)絡(luò)，是由adhoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來，是解決“最終一公里〞問題的關(guān)鍵技術(shù)之一。在向下一代網(wǎng)絡(luò)演進的過程中，無線是一個不可缺的技術(shù)。無線mesh可以與其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)同通信。是一個動態(tài)的可以不斷擴展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，任意的兩個設(shè)備均可以保持無線互聯(lián)。

（1）建立Mesh網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)

首先協(xié)調(diào)器上電后依照指定的信道和PAN_ID建立無線網(wǎng)絡(luò)；然后各個模塊作為路由器參與這個無線網(wǎng)絡(luò)，這樣一個Mesh網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)就建立起來了。

（2）無線數(shù)據(jù)傳輸

路由器每隔1秒向協(xié)調(diào)器發(fā)送地址信息和網(wǎng)絡(luò)信息，協(xié)調(diào)器接收到路由器的信息后，將這些信息解析后傳送給PC，PC上的軟件根據(jù)這些信息顯示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)圖。

（3）ZigBeeMesh網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如下圖所示：

試驗連接規(guī)律圖

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4．試驗步驟

（1）修改f8wConfig.cfg（路徑為：\\無線網(wǎng)絡(luò)試驗\\Projects\\zstack\\Tools\\CC2530DB）文件中的信道和PANID；

（2）啟動IAR，開啟協(xié)調(diào)器工作區(qū)文件MeshCenter.eww；

工程路徑：\\無線網(wǎng)絡(luò)試驗\\Projects\\zstack\\CITE-T-ZA-Mesh\\CITE-Mesh-Center\\CC2530DB\\MeshCenter.eww；

（3）點擊Project→RebuildAll，編譯程序并生成可執(zhí)行文件MeshCenter.hex；可執(zhí)行文件路徑：\\無線網(wǎng)絡(luò)試驗Projects\\zstack\\CITE-T-ZA-Mesh\\CITE-Mesh-Center\\CC2530DB\\CoordinatorEB-Pro\\Exe\\MeshCenter.hex；

（4）啟動IAR，開啟路由器工作區(qū)文件MeshEnd.eww；

工程路徑：\\無線網(wǎng)絡(luò)試驗\\Projects\\zstack\\CITE-T-ZA-Mesh\\CITE-Mesh-End\\CC2530DB\\MeshEnd.eww；

（5）點擊Project→RebuildAll，編譯程序并生成可執(zhí)行文件MeshEnd.hex；可執(zhí)行文件路徑：\\無線網(wǎng)絡(luò)試驗\\Projects\\zstack\\CITE-T-ZA-Mesh\\CITE-Mesh-End\\CC2530DB\\RouterEB-Pro\\Exe\\MeshEnd.hex；

（6）啟動SmartRFFlashProgrammer軟件（如為安裝SmartRFFlashProgrammer軟件，雙擊

，分別將可執(zhí)行文件軟件，彈出如下圖的安裝界面）

MeshCenter.hex和MeshEnd.hex下載到協(xié)調(diào)器和7個路由器中，并關(guān)閉電源。

模塊與下載可執(zhí)行文件的對應(yīng)關(guān)系如下表所示：模塊下載可執(zhí)行文件的名稱協(xié)調(diào)器（1個CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（CITE-N01））MeshCenter.hex路由器（剩下7個模塊）MeshEnd.hex使用SmartRFFlashProgrammer軟件下載MeshCenter.hex程序步驟如下：將計算機、CCDebugger與物聯(lián)網(wǎng)CITE-N01協(xié)調(diào)器連接。開啟SmartRFFlashProgrammer，如下界面設(shè)置。開啟協(xié)調(diào)器電源后，會顯示與計算機相連接的CCDebugger信息，如圖：

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在Flash選項中選擇協(xié)調(diào)器需要下載的Hex文件，可執(zhí)行文件路徑：\\無線網(wǎng)絡(luò)試驗Projects\\zstack\\CITE-T-ZA-Mesh\\CITE-Mesh-Center\\CC2530DB\\CoordinatorEB-Pro\\Exe\\MeshCenter.hex；界面如下。點擊“

〞進行下載。

用同樣的方法，將MeshEnd.hex下載到剩下的7個模塊中；可執(zhí)行文件路徑：\\無線網(wǎng)絡(luò)試驗\\Projects\\zstack\\CITE-T-ZA-Mesh\\CITE-Mesh-End\\CC2530DB\\RouterEB-Pro\\Exe\\MeshEnd.hex；

（7）將協(xié)調(diào)器和計算機通過A-MINIUSB線連接起來，開啟協(xié)調(diào)器的電源開關(guān)，可以看到協(xié)調(diào)器模塊上彩燈LED1的紅燈亮，建網(wǎng)成功后變藍色，并在液晶屏上顯示PANID號，表示協(xié)調(diào)器已建立起一個Mesh網(wǎng)絡(luò)，接收到數(shù)據(jù)時LED3的綠燈閃爍；

依次開啟7個路由器的電源開關(guān)，假使是CITE創(chuàng)新型無線節(jié)點（8）（CITE-N01），則在剛上電時路由器設(shè)備上彩燈LED1的紅燈亮，液晶屏的下邊顯示OFF和Router，表示當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)（參與或未參與）和設(shè)備類型；參與網(wǎng)絡(luò)成功后變藍色，并在液晶屏上顯示自己的短地址，液晶屏的下邊顯示ON和Router，表示路由器節(jié)點已經(jīng)參與網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送數(shù)據(jù)時LED3的藍燈閃爍；

（9）在PC機上雙擊CITE-LAB軟件中的圖標(biāo)，點擊

“進入

試驗〞，選擇“無線網(wǎng)絡(luò)試驗〞中的“自動組網(wǎng)試驗（Mesh）〞，選擇協(xié)調(diào)器與計算機連接的MINIUSB端口，例如，為COM3，設(shè)置端口波特率為115200bps，點擊確定按鈕，點擊開始按鈕，從界面上可以看到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖

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所示；

（10）將拓撲圖上某個父親路由器斷電后，例如將短地址為0x3C0F的路由器斷電，可以觀測到只有該路由器消失，其它路由器通過Mesh網(wǎng)絡(luò)的自愈建網(wǎng)功能可以通過其它路由器重新建網(wǎng)，如下圖

7、試驗小結(jié)

本試驗通過上位機軟件描繪了一個Mesh網(wǎng)絡(luò)拓撲，通過這個拓撲，形象生動的表達了Mesh網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與協(xié)調(diào)器之間的關(guān)系。通過對某個設(shè)備斷電或上電表達了Mesh網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)、自維護的網(wǎng)絡(luò)特性。

8、思考題1、Mesh網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中，把其中一個設(shè)備斷電再上電，觀測節(jié)點是否會重新參與網(wǎng)絡(luò)。為什么？

2、把兩個試驗箱f8wConfig.cfg文件中的信道和PANID修改成同樣的值，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

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附錄

試驗一代碼

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////名稱：Delay500（）//功能：500ms定時//入口參數(shù)：無//出口參數(shù)：無

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////voidDelay500(void){

uchari;

T1CTL|=0x02;//啟動模模式計數(shù)for(i=0;i四川理工學(xué)院自動化與電子信息學(xué)院通信教研室

{

cnt=0;//清零發(fā)送次數(shù)

}}}

模塊B：

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////名稱：T1_interrupt()

//功能：T1中斷處理函數(shù)，由于,溢出一次是10ms所以500ms應(yīng)當(dāng)計數(shù)50次//入口參數(shù)：無//出口參數(shù)：無

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////#pragmavector=T1_VECTOR//T1中斷處理函數(shù)__interruptvoidT1_interrupt(void){

T1STAT//清除定時器1中斷標(biāo)志位Time1Cnt++;

if(Time1Cnt==50){

Time1Cnt=0;

Time1Flag=1