嵌入式溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計

*****************實踐教學*****************蘭州理工大學計算機與通信學院2013年春季學期嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)課程設(shè)計題目：嵌入式溫濕度釆集系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級：通信工程姓名：學號：指導教師：成績：#當源節(jié)點希望發(fā)送數(shù)據(jù)而乂沒有到目的節(jié)點的現(xiàn)存的有效路由時，將會啟動一個路由發(fā)現(xiàn)過程：給相互處于對方的無線電覆蓋范圍之內(nèi)的鄰近節(jié)點廣播一個路徑請求分組(RREQ),AODV路由協(xié)議中的中間節(jié)點允許響應RREQ,RREQ會被這些鄰近節(jié)點繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，直到到達一個擁有到達目的節(jié)點的足夠新鮮路徑的中間節(jié)點或目的節(jié)點。在轉(zhuǎn)發(fā)RREQ的同時，中間節(jié)點將會建立一條反向路徑，通過在它們的路由表中記錄第一個轉(zhuǎn)發(fā)給它們RREQ拷貝的鄰近節(jié)點來實現(xiàn)反向路徑的建立。當RREQ到達了擁有一條通向目的節(jié)點足夠新的路徑的中間節(jié)點或目的節(jié)點時，目的節(jié)點或該中間節(jié)點通過已經(jīng)建立的反向路徑以單播的方式向轉(zhuǎn)發(fā)給它RREQ拷貝的鄰近節(jié)點發(fā)送一個路徑響應分組(RREP)oRREP沿著反向路徑到達源節(jié)點的過程中，這條路徑上的所有節(jié)點在它們的路由表中都會建立一個通向目的節(jié)點的正向路徑。路由表項建立以后，路由中的每個節(jié)點都要執(zhí)行管理路由表和路由維持的任務，其路由表中都需要保持一個路由表項，這個路由表象都有一個相應目的地址，用來實現(xiàn)逐條轉(zhuǎn)發(fā)。在路由表的維護過程中，當該路由不再被使用時，節(jié)點就會從路由表中刪除相映項。每個接收到RREQ的節(jié)點都保留了一個“先驅(qū)列表”，用來幫助完成錯誤報告功能，在這個列表中保存了當前節(jié)點的一個相鄰節(jié)點，而這個相鄰節(jié)點的去往故障節(jié)點的下一跳就是當前節(jié)點。其流程如下圖所示：rr圖8故障節(jié)點流程圖AODV是一個路由協(xié)議，它的工作就是管理路由表。即使是短期的路由，也必須保留AODV的每個路由表項包含它在路由表里的信息。AODV路由協(xié)議消息控制幀前文中提到路由請求(RREQ),路由回復(RREP)和路由錯誤(RERR)是AODV定義的三種類型的消息控制幀。此外，還有鄰節(jié)點測探分組HELLOo以下是各種分組的消息構(gòu)成以及發(fā)送流程圖：路由請求RREQ：當源節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)但乂沒有找到到目的節(jié)點的有效路由時，啟動一個路由發(fā)現(xiàn)過程:即向網(wǎng)絡廣播一個路由請求分組RREQ。RREQ的類型為指控制報文的類型，有5個標志位，分別為：J為加入標記；R為修復標記；J和R都為多播保留的字段。G為免費路由請求標記，表明是否需要將RREP發(fā)送給目的IP地址域中指明的節(jié)點；D為目的節(jié)點回復標記，表明只有目的節(jié)點才可以對該RREQ進行回復；U為序列號未知標記，表明目的序列號未知。跳數(shù)為從源節(jié)點到當前收到路由請求的節(jié)點所經(jīng)過的節(jié)點的個數(shù)。RREQ標識是用來保證唯一標識一次路由建立過程而與源IP地址一起發(fā)送的路由請求。目的節(jié)點序列號是源節(jié)點收到的最新到目的節(jié)點的任何路由的序列號。源節(jié)點IP地址是發(fā)起路由請求的節(jié)點的IP地址。源節(jié)點序列號是發(fā)起路由請求的節(jié)點當前的序列號。其報文格式如下圖：類吃I~~I保留字段IRREQ標識

口的節(jié)點【P地址

H的節(jié)點序列號

源節(jié)點1P地址

源節(jié)點序列號圖9RREQ分組格式路由應答RREP:當中間節(jié)點有一條“足夠新”的路由到達目的節(jié)點或路由請求到達目的節(jié)點時，中間節(jié)點或目的節(jié)點就會以單播的方式向源節(jié)點返回發(fā)送一個路由應答分組，路由應答分組就會沿著剛建立的逆向路徑傳輸回源節(jié)點，源節(jié)點收到該路由應答分組后則開始向?qū)康墓?jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。RREP的類型為指控制報文的類型，有2個標志位，分別為：R和A,R表示修復標記,為多播保留的字段；A表示需要確認標志，表示是否需要確認已經(jīng)收到RREPo前綴長度非零的情況下說明指定的下一跳將被當作到達前綴所指定的子網(wǎng)的下一跳節(jié)點。跳數(shù)為從源節(jié)點到當前收到路由請求的節(jié)點所經(jīng)過的節(jié)點的個數(shù)。RREP標識是用來保證唯一標識一次路由建立過程而與源IP地址一起發(fā)送的路由應答。目的節(jié)點序列號是源節(jié)點收到的最新到目的節(jié)點的任何路由的序列號。源節(jié)點IP地址是發(fā)起路由請求的節(jié)點的IP地址。生存時間即為收到RREP的節(jié)點認為該路由有效的時間，單位為：us。其報文格式如下圖：類型|標志位|保留字段|刑綴長度|~~目的節(jié)點IP地址

EI的節(jié)點序列號

源廿點IP地址

生存時間圖10RREP分組格式路由應答RREP流程圖（見下一頁）：路由錯誤RERR：在數(shù)據(jù)傳輸過程中，當中間節(jié)點檢測到路由發(fā)生錯誤，鏈路斷開或路由信息丟失時，就會向源節(jié)點發(fā)送路由錯誤RERR消息，源節(jié)點收到路由錯誤消息后，就會知道現(xiàn)存路由傳輸過程中存在路由錯誤，并根據(jù)RERR中指示的不可達目的節(jié)點重新尋找路由。RERR的類型為指控制報文的類型。N為不刪除路由標記，當節(jié)點將錯誤信息實現(xiàn)本地鏈路修復完成時通知上游節(jié)點不刪除該路由。不可到達的節(jié)點的個數(shù)（DestCount）至少為1。不可達的目的節(jié)點IP地址，是因為鏈路中斷或其他原因?qū)е虏荒艿竭_目的節(jié)點的IP地址。不可達的目的節(jié)點序列號為路由條目中保存的當前路由節(jié)點之前的不可到達的目的節(jié)點的IP地址。其報文格式如下圖：—標志位|保留字段|不可到達的節(jié)點的個數(shù)不吋達的目的節(jié)點ip地址

不可達的日的節(jié)點序列號

額外的不可達的卜I的廿點ip地址一額外的不吋達的冃的節(jié)點序列號圖11RERR分組格式HELLO消息:HELLO報文是TTL二1的路由應答分組，對于HELLO報文，只需要RREP中的目的節(jié)點序列號、跳數(shù)（為1）、生存時間、目的節(jié)點地址，其余信息均無效。RERR的類型為指控制報文的類型。跳數(shù)為從源節(jié)點到當前收到路由請求的節(jié)點所經(jīng)過的節(jié)點的個數(shù)。目的節(jié)點序列號是源節(jié)點收到的最新到目的節(jié)點的任何路由的序列號。生存時間的算法是：允許丟棄的HELLO分組的個數(shù)*HELLO分組發(fā)送間隔。其報文格式如下圖：類生保留字段日的節(jié)點IP地址冃的節(jié)點用列號跳數(shù)（為1）生存時何圖12HELLO消息分組格式kk!1!此次設(shè)計，主要目的是設(shè)計一個溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個基于CC2530無線單片機進行溫濕度的數(shù)據(jù)采集，且結(jié)合Zigbee協(xié)議架構(gòu)進行編程的設(shè)計，主要是用C51實現(xiàn)基于CC2530的溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊的設(shè)計，并在IAR集成環(huán)境開發(fā)環(huán)境中進行基于Zigbee架構(gòu)的編程，然后，實現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡的構(gòu)建。在基于Zigbee無線傳感器節(jié)電模塊上，可以用于數(shù)據(jù)的實時采集，處理以及傳輸?shù)牟煌瑘龊稀４舜卧O(shè)計的系統(tǒng)可以智能家居，智能交通和森林的防火等方面。本系統(tǒng)在設(shè)計中主要的論述點有以下一方面：（1）對Zigbee協(xié)議棧中網(wǎng)絡層所實現(xiàn)的功能，以及網(wǎng)絡層中所使用的路由協(xié)議進行了比較；⑵對AODV協(xié)議進行了分析。通過這次課設(shè)使我對嵌入式有了更深層次的了解，也是我對嵌入式產(chǎn)生了很大的興趣，再次我要感謝老師對我的耐心指導和同學的幫助。參考文獻[1]覃團發(fā)、姚海濤、覃遠年、陳海強.移動通信.重慶大學出版社[2JGordon.Stuber.移動通信原理.電子工業(yè)出版社沈振元、聶志泉、趙雪符.通信系統(tǒng)原理.西安電子科技出版社邱玲、朱近康、孫葆根、張磊.第三代移動通信系統(tǒng).人民郵電出版社郭梯云、綁國揚、李建東.移動通信系統(tǒng)（第三版）.西安電子科技大學出版社陳萍等.現(xiàn)代通信實驗系統(tǒng)的計算機仿真.國防工業(yè)出版社致謝非常感謝指導老師在這次設(shè)計學習中讓我學會了一些在課堂不能學到的東西。同時，在實驗中遇到的問題，通過解決問題的過程中，讓我的動手能力有了提高。在課設(shè)中，最常說的就是CC2530的Zigbee協(xié)議棧，以及如何來實現(xiàn)程序的調(diào)試，通過一次次的調(diào)試明白了很多實際中需要注意的操作等問題。在通過老師和同學的幫助下，我們完成了這樣的操作，這讓我再次感受到，在設(shè)計過程中，就是不斷發(fā)現(xiàn)問題，不斷糾正錯誤,不斷提高的過程，和大家在一起通過討論得出答案，這個過程給我們帶來的收獲。/10)),/10)),/10)),/10)),附錄核心程序代碼voidmain()inttempera;inthumidity;chars[16];UINT8adc0_value[2]:floatnum=0;SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL);GUI_Init();GUI_SetColor(l,0);GUI_PutString5_7(25,6,〃0URS-CC2530〃)；GUI_PutString5_7(10,22,"Temp：");GUI_PutString5_7(10,35,"Humi:〃)；GUI_PutString5_7(10,48,"Light:");LCM_Refresh();while(1){th_read(&tempera,&humidity);sprintf(s,(char*)z，%d%dC",((INT16)((int)tempera%10)));GUI_PutString5_7(48,22,(char*)s);LCM_Refresh();sprintf(s,(char*)((INT16)((int)humidity%10))):GUI_PutString5_7(48,35,