術(shù)在機(jī)械振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用研究

摘初步實(shí)現(xiàn)了一套專摘初步實(shí)現(xiàn)了一套專用于機(jī)械振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)南当疚氖紫群?jiǎn)要介紹了MEMS技術(shù)和Zigbee技術(shù)的特點(diǎn)，然后給出之上，使用基于TinyOS操作系統(tǒng)的NesC節(jié)點(diǎn)中還使用自適應(yīng)加權(quán)融合算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，減少網(wǎng)中的無(wú)線數(shù)據(jù)通訊量摘鐘漂移而產(chǎn)生摘鐘漂移而產(chǎn)生的時(shí)間同步誤差，大大提高了節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同步精最后在以上設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上給出了系統(tǒng)的性能測(cè)試結(jié)果，證明了該下良好關(guān)鍵詞：Zigbee，RESEARCHoNAPPLICATIoNoFwithofwirelessconcerninthefieldofa2．4Gwirelessofandmechanicalcomplexity,lowandwirelessdatabasedonMEMSisRESEARCHoNAPPLICATIoNoFwithofwirelessconcerninthefieldofa2．4Gwirelessofandmechanicalcomplexity,lowandwirelessdatabasedonMEMSisZigbeefeatureofMEMSintroducessoftwareandofconsistedofacquisitionmoteandthethebaseofZigbeeisusedTinyOSoperationmotes．Withuseofexistingprotocol，and buildwirelessmulti—fromreliablyth．egatewayfordataprocessingandanalysis．What’Saccelerometerfurtherreducetheofnetwork，self-powerisinmotes theamountofdatacommunicationinthewirelessToensurethe themotesachievepurpose，anfurtherreducetheofnetwork，self-powerisinmotes theamountofdatacommunicationinthewirelessToensurethe themotesachievepurpose，ansynchronizationtheSynchronizationclockdriftofoscillatorsofmotesthebaseofofthatachievestheoftested，which atheindustrialvibration，signal本人鄭重聲明 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)進(jìn)行研究工作所取得的成果本人鄭重聲明 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本彥絲竺!生!盟三竺以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密范圍，在必解密后適用本量商加t，7年歲月多cJ作者簽名 日期：蘭望：!蘭1．1課題研究背景和意m／J21．1課題研究背景和意m／J2速備動(dòng)3度大，信號(hào)頻率變化范圍廣，完全可以達(dá)到一般振動(dòng)臺(tái)加速度測(cè)量范圍，所用該傳感器對(duì)機(jī)械振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)加速度大小進(jìn)行測(cè)量，與此同時(shí)考慮到ie嶄新的專注于低復(fù)雜度、低速率、低功耗和低成本的近程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，非常適e技術(shù)對(duì)加速度計(jì)采集的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行無(wú)線傳輸，最終匯聚到C據(jù)分析。Zbe網(wǎng)絡(luò)可以由在數(shù)千個(gè)微小的節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信，這些節(jié)點(diǎn)只點(diǎn)，大大擴(kuò)展了節(jié)點(diǎn)間的通訊距離，使得節(jié)點(diǎn)問(wèn)通信效率非常高，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠北京化工人學(xué)碩J：北京化工人學(xué)碩J：學(xué)位論S組智M機(jī)環(huán)M特DS動(dòng)感DM般性H5z1．3Zgbee來(lái)，無(wú)線通訊市場(chǎng)一直存在。自從“藍(lán)牙”(Buetoh)出現(xiàn)以后，曾讓工業(yè)控制、家用自動(dòng)控制、玩具制造商等業(yè)者雀躍不已，但是th重影響了這些廠商的使用意愿。ZigbeeZibeeZibee成∞1。如圖1．1，IEE82．15．4通訊協(xié)議負(fù)責(zé)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)，采用A(250kbps2．4GHz868928MHz的負(fù)責(zé)提供設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)和離開網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，提供數(shù)據(jù)幀傳輸安全機(jī)制和路由機(jī)制，發(fā)還定義了應(yīng)用層和安全方面的規(guī)范，使得來(lái)自不同廠商的設(shè)備可以相互對(duì)話。用戶只需2I塑星窒里塑苧臣亙至垂用[互4?圈I塑星窒里塑苧臣亙至垂用[互4?圈1-Fig．1-ZbeFR)?D它RF設(shè)芯行F網(wǎng)關(guān)上，上傳到PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。由于這種多跳網(wǎng)絡(luò)是一種冗余路必，HI¨自圖lo絲丁Zigbee的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銯igl-2TopologygraphforZigbeewirlesssensorzigboet技術(shù)主要特點(diǎn)和應(yīng)用增增加到(5)網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納65000個(gè)設(shè)備Zibee動(dòng)化和醫(yī)療護(hù)理等領(lǐng)域的應(yīng)用，例如燈光自動(dòng)化控制，傳感器的無(wú)線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸口1．54Zge206e體系結(jié)構(gòu)的逐步穩(wěn)定，實(shí)用節(jié)點(diǎn)開發(fā)正從大學(xué)逐漸轉(zhuǎn)向公司，幾乎全部著名半導(dǎo)體公司品化，比如美國(guó)的CW品。國(guó)內(nèi)研發(fā)起步稍晚，1998年上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所開始跟蹤研究，中科院電子所、計(jì)算機(jī)所、沈陽(yáng)自動(dòng)化所和清華、科大、哈工大等大學(xué)都進(jìn)行各有側(cè)重的研究。不到國(guó)外產(chǎn)品的性能。這些國(guó)內(nèi)外公司的硬件產(chǎn)品大都采用8領(lǐng)域的狀態(tài)檢測(cè)是有缺陷的。赫立訊、巨鐘、微智、浩迪等公司，從燈光控制順0溫(通測(cè)方面呈現(xiàn)蓄勢(shì)待發(fā)的局面1．0．1本文在系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，本文主要完成了對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中各種節(jié)點(diǎn)的硬件電路原理圖設(shè)計(jì)、端節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)子板的PCB電路板設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、網(wǎng)關(guān)以太網(wǎng)控制器Lu)在端節(jié)點(diǎn)采用S加速度傳感器E和D轉(zhuǎn)換器E對(duì)機(jī)械振動(dòng)進(jìn)行信號(hào)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。使用8單片機(jī)和60射頻收發(fā)芯片構(gòu)建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)，參照現(xiàn)有的Zigbe網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議棧舊1，對(duì)Zigbe網(wǎng)絡(luò)的初始生成，子節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，Zigbee網(wǎng)絡(luò)地址分配機(jī)制以及基于路由成本的網(wǎng)絡(luò)路由平衡混合算法進(jìn)行分析，在本無(wú)線通訊平臺(tái)上使用基于S操作系統(tǒng)的NeC語(yǔ)言對(duì)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)Zige網(wǎng)絡(luò)層部分功能，組建多跳的e無(wú)線傳感器網(wǎng)路，可靠地把基于S到中繼節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)中5PXA271為核心CPU的入式硬件開發(fā)平臺(tái)的構(gòu)建，并在上面實(shí)現(xiàn)BootoadePXA271為核心CPU的入式硬件開發(fā)平臺(tái)的構(gòu)建，并在上面實(shí)現(xiàn)Bootoader和Linx2．6內(nèi)核的移植，其中主要包括0／s自適應(yīng)以太網(wǎng)口驅(qū)動(dòng)程序的編寫。在處理器上移植ow公司的Xseve(4)使用改進(jìn)的FTSP步。為了提高同步精度，本文介紹了一種補(bǔ)償算法，用于補(bǔ)償由于節(jié)點(diǎn)上所使用的振的時(shí)鐘漂移而產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)間時(shí)間同步誤差在C端直接使用ow公司提供的e進(jìn)行測(cè)試，分析結(jié)論并提出改進(jìn)方案。PC1．6．2論文TinyOSNesZeBootloader的移植和Linux進(jìn)行測(cè)試。對(duì)節(jié)點(diǎn)FSP時(shí)間同步算法的性能和誤差進(jìn)行分析，補(bǔ)償了節(jié)點(diǎn)上晶振時(shí)6第二章振動(dòng)信第二章振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方本文使用S技術(shù)與e技術(shù)相融合，設(shè)計(jì)并初步實(shí)現(xiàn)了一款專用于工業(yè)1Fi92-1Thedesignofthe(1)端節(jié)點(diǎn)硬件上主要由數(shù)據(jù)采集板和射頻板兩部分構(gòu)成。如圖2-2用基于S操作系統(tǒng)的C語(yǔ)言對(duì)端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行軟件編86位C采樣，同時(shí)使用OM中預(yù)存的性能參數(shù)對(duì)加速度計(jì)輸出的加速度信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)h830射頻芯片構(gòu)建的低速率zee網(wǎng)絡(luò)，30無(wú)線射頻通訊帶寬理論值為2Kt／s，經(jīng)測(cè)試，其有效無(wú)線數(shù)據(jù)通訊帶寬為Kit／s，16位ADC的采樣率最大可以達(dá)到25Kz1，采用本振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)8H1HzC北京化r丁大學(xué)碩十學(xué)位論NesC語(yǔ)嚼例㈣H嚼H嘿副盎M少無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通訊量，降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功耗。中繼節(jié)點(diǎn)與端節(jié)點(diǎn)硬件上的差別就是只有射頻板，沒(méi)有數(shù)據(jù)采集板，它只負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)融合后的數(shù)據(jù)，使用基于路由成本的多跳路由算法進(jìn)行數(shù)據(jù)包中繼轉(zhuǎn)發(fā)，可以大大拓展了端節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間的通訊距離。北京化r丁大學(xué)碩十學(xué)位論NesC語(yǔ)嚼例㈣H嚼H嘿副盎M少無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通訊量，降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功耗。中繼節(jié)點(diǎn)與端節(jié)點(diǎn)硬件上的差別就是只有射頻板，沒(méi)有數(shù)據(jù)采集板，它只負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)融合后的數(shù)據(jù)，使用基于路由成本的多跳路由算法進(jìn)行數(shù)據(jù)包中繼轉(zhuǎn)發(fā)，可以大大拓展了端節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間的通訊距離。PC主無(wú)線射頻模數(shù)據(jù)處理模WindownsI外擴(kuò)存儲(chǔ)lLebview顯示振動(dòng)波形以太網(wǎng)I圖2．3網(wǎng)關(guān)和PC主機(jī)的總體設(shè)計(jì)框Fig．2-3Theoveralldesignofthegatewayand此外，通過(guò)Xscale處理器的USBHST口和SD卡接口可以大大擴(kuò)展網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，存儲(chǔ)空間最大支持B，使得網(wǎng)關(guān)如果是處在野外沒(méi)有CBDPC機(jī)與之相連接時(shí)，網(wǎng)關(guān)可以將先前采集到并存于外存的數(shù)據(jù)上傳到PCPC8第二章振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方第二章振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方蕊愿嘲‘瑟山屬需M磊鼾小需操作系 l重堂II堡竺．蘭I些lI2些!!墾IF蟾．2-4Theflowchartof∞fhⅣareforthe2wXsrv9059第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)3．1第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)3．1無(wú)線射頻數(shù)據(jù)采集耵0l天電0≥模擬信 M?egal28罔R射F2頻8PC位F8并57口圖3-1端節(jié)點(diǎn)硬件連接框Fig．3-1Hardwareconnectiondiagramforclient3．1．1數(shù)據(jù)S1Ma主要負(fù)責(zé)采集加速度信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。圖3-2數(shù)據(jù)采集板硬件連接Fig．3-2Hardwareconnectiondiagramofdataacquisitionm／s2，g為重力加速度，值取9．8。群見(jiàn)r和‰r分別輸出與x速度大小范圍為m／s2，g為重力加速度，值取9．8。群見(jiàn)r和‰r分別輸出與x速度大小范圍為圖3_3ADXL210加速度計(jì)應(yīng)用框diagramFi93-3如表3．1當(dāng)采用模擬電壓X肼r和％，r輸出時(shí)，可以通過(guò)改變連接到兩個(gè)管腳的和10b00受的帶內(nèi)噪聲的影響就會(huì)更嚴(yán)重，所以實(shí)際使用時(shí)應(yīng)對(duì)其帶寬設(shè)置進(jìn)行權(quán)衡。本數(shù)據(jù)采集板e(cuò)和C，兩個(gè)電容值都設(shè)置為lIlF，保證AX210圍為DC到5KHz表3-Tabk3-1Therelationof-3dbmeasurementbandwidth第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)其中偏置電壓Vo。表示加速度為0時(shí)所對(duì)應(yīng)ADXL210模擬電壓輸出值，理論值為2．5V振動(dòng)力r，；棗度大d、zt==·：：!!：!；!：!!i!；；；；i；；；!：i；!i2：；il；il；：!：；{}!：；!i{i!i!；!：；i}{{；ii；：；ii；；!}!；：i!!警???????c3-+09研／2，在理論值為2．5V偏置電壓％，上對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸出范圍為1．5．3．V，本文采用TI公司的ADS834E對(duì)ADXL20輸出的加速度模擬電壓信號(hào)進(jìn)行ADCC·D1·ADXL210模擬輸出電壓圪=二；孑宰‰??????????-(3．2)(3)信號(hào)調(diào)3VSIN4V44V5V832A53V0源模塊給數(shù)據(jù)采集板提供5V電壓，電源模塊的原理圖如圖3．4所示，其中使用單片機(jī)的PC5輸出管腳控制電源模塊的開啟和關(guān)閉，通過(guò)將FB管腳接地使得Fig．3-4Schematicdiagramofpowersupply如圖3源模塊給數(shù)據(jù)采集板提供5V電壓，電源模塊的原理圖如圖3．4所示，其中使用單片機(jī)的PC5輸出管腳控制電源模塊的開啟和關(guān)閉，通過(guò)將FB管腳接地使得Fig．3-4Schematicdiagramofpowersupply如圖3．5所示，端節(jié)點(diǎn)的無(wú)線射頻板主要由射頻模塊和射頻功放板兩部分組成，其中射頻模塊又由加速度數(shù)據(jù)校正，加速度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，網(wǎng)路端節(jié)點(diǎn)信息設(shè)置和射頻數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存簍tJr矸—前瞄盯P一妒．紅LED●卜——一P地f嘞，鷂sc哺射頻芯瞞I禁蓁I_嬲i單eg黼a128魄P8懈1／Sfl。一即IJ惦嘟正常工作時(shí)IM休眠所用時(shí)圖3-5射頻模塊便件連接框Fig．3-5HardwareconnectiondiagramofRF第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)A0第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)A02V，知的重力加速度值(g取9．824LC64中，以便在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)所測(cè)量的加速度值進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)。是一個(gè)'(4b)大小的串行EPOM，它通過(guò)1C接口與單片機(jī)相連接，該芯片擁有32字節(jié)／頁(yè)的頁(yè)讀寫能力，本系統(tǒng)使用它以頁(yè)為單位預(yù)存ADXL101tJ速度計(jì)的(2)數(shù)據(jù)存前面介紹過(guò)基于IEEE02．15．4通訊協(xié)議的RF230射頻芯片其有效無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸帶寬只有0t／s左右，本系統(tǒng)使用6位D轉(zhuǎn)換器D4對(duì)L0輸出的雙軸模擬加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，要想實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)無(wú)線振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)波形傳輸，采樣率最大只能2zBhAT5DB041暫存雙軸加速度數(shù)據(jù)，可以先將采集到的數(shù)據(jù)先緩存到Fl嬲h中，這樣對(duì)每軸加速度信號(hào)采樣的采樣率可以設(shè)置為5KHz。這時(shí)使用512KB大小的Flash可至少緩存25秒的雙RF30射頻通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中RF30降低節(jié)點(diǎn)的功耗并提高加速度信號(hào)采樣率，保證系統(tǒng)能監(jiān)測(cè)機(jī)械臺(tái)0—2KHz頻率變化圍的振動(dòng)信號(hào)。如圖3．5，AT45DB04兼容SPI模式0和模式3n們，它與Megal28Tl口相連接，該sh主存擁有0824B／頁(yè))，總?cè)萘繛?B，其中2個(gè)2B靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器用作數(shù)據(jù)緩沖器，當(dāng)對(duì)非易失性主存編程時(shí)允許同時(shí)接收數(shù)據(jù)，所以實(shí)際可存儲(chǔ)的Flh大小為51B。本系統(tǒng)使用單循環(huán)重復(fù)頁(yè)編程，每一次以先擦除后(3)由Zigbee網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)需求，系統(tǒng)要求端節(jié)點(diǎn)能設(shè)置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)號(hào)和節(jié)點(diǎn)的物理MAC8位并行口芯片，由于本系統(tǒng)單片機(jī)GPIO口資源使用比較緊張，需使用PCF8574來(lái)充24LC64--起共用Megal28的12C接情況可知，其使用的12C總線設(shè)備地址為Oll，而24LC64使用的12C001。通過(guò)PCF8574接口轉(zhuǎn)換，Megal28可以讀取8位撥碼開關(guān)的狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)上電時(shí)北京化工人學(xué)碩上學(xué)北京化工人學(xué)碩上學(xué)位論Fig．3-6Thedevices12CinterfaceZigbee射頻芯片，RF230至三倍的通訊距離，而功耗卻只有CC2430的一半，我們?cè)诒本┠掣郀柗蚯驁?chǎng)做過(guò)實(shí)驗(yàn)，由RF230構(gòu)成的兩個(gè)射頻節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵕嚯x可達(dá)300米，丟包率不No．1％。RF230作為低功耗工作頻帶范圍為2．4GHz～2．483GHz的射頻收發(fā)器，采用S和Kts輸數(shù)率，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，其有效的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率是80Kbit，s左右，只能專用于低5IEEE02．15．4通訊協(xié)議，使我們可以在其基礎(chǔ)上利用Zigbee現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議棧組建多跳路由網(wǎng)絡(luò)，大大擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通訊距離，第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)表3-2RF230主要管腳定義第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)表3-2RF230主要管腳定義Table3-2ThemaindefinitionofSPI選擇信號(hào)，低有SPI數(shù)據(jù)線(主設(shè)備輸出從設(shè)備輸入SPI數(shù)據(jù)線(主設(shè)備輸入從設(shè)備輸出RF230時(shí)鐘信號(hào)輸出，可給單片機(jī)提供1．16MHz參考時(shí)RF230中斷請(qǐng)求信號(hào)輸RF230休眠／蘇醒狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制輸入信SLP端節(jié)點(diǎn)的MCU使用的是R單片機(jī)，該MCU8B系統(tǒng)可編程lh和6z的最大工作頻率，可以達(dá)到端節(jié)點(diǎn)的控制性能需求。單片機(jī)與RF230的硬件接口連接如圖3．5所示，RF230內(nèi)部包含一個(gè)128小的雙端口SAM用作無(wú)線收發(fā)FO，Ma28通過(guò)PI接口讀／寫R20收發(fā)O緩存區(qū)數(shù)據(jù)。如圖3．5，Megal28的PD4管腳使用第二功能，用于捕獲RF230F0的數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)與0之間的無(wú)線收發(fā)數(shù)據(jù)交換。0使用7管腳控制0休眠和正常工作模式的轉(zhuǎn)換，當(dāng)7輸出為高時(shí)，0處于關(guān)閉狀態(tài)，反之打開至U300米。但在某些場(chǎng)合，我們可能需要兩節(jié)點(diǎn)間的直接通訊距離可以達(dá)Nsoo米，為了擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)間的通訊距離，我們使用射頻功放電路放大射頻節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功耗，如圖3．7，我們使用PA2423作為射頻功放，該P(yáng)A是專用于2．4G射頻芯片的功放，工作在3．3V，最大可以提供+22．5dBm的功率放大，電流損耗是125mA。通過(guò)控制加到∥r佃管腳上的模擬電壓大小，可以靈活改變PA423功率放大倍數(shù)和功耗。本設(shè)計(jì)使用Megl8的71(3VPA2423間射頻500米圖3．7RF230加功放的圖3．7RF230加功放的原理框Fig．3-7BlockdiagramofRF230addingpower如上圖，RF230射頻信號(hào)的收發(fā)采用差分方式傳送，其最佳差分負(fù)載是100而本設(shè)計(jì)使用的是單端50歐姆RF天線，需要使用Blun不平衡變壓器進(jìn)行50歐姆P入損耗和高的隔離度。它由Mg8的6管腳控制，作為R20的X／X通道切03P223R30過(guò)實(shí)地測(cè)量，加了功法的節(jié)點(diǎn)之間的通訊距離可以達(dá)到將近60米，丟包率小于O．1％，但是功耗是不加功法節(jié)點(diǎn)的將近3倍，射頻部分的功耗可以達(dá)到70mA。加了功放的好處就是，一樣的通訊覆蓋距離，網(wǎng)絡(luò)如果使用加功放的節(jié)點(diǎn)方案，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用數(shù)可以比使用不加功放的節(jié)點(diǎn)方案少得多。節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)減少了，這樣網(wǎng)絡(luò)的可靠性會(huì)3．2板兩部分，子板通過(guò)兩個(gè)DF951針接口與主板所用元器件的選型和原理圖的設(shè)計(jì)以及網(wǎng)關(guān)子板的PCB板3圓匾駔3圓匾駔網(wǎng)——1—一下——1l!嬰ul1犁劇SN74LVCA245兩LAN9甚Fig．3-邏輯電平，而網(wǎng)關(guān)的PXA271CPU為了降低功耗．芯片本身設(shè)計(jì)時(shí)就必須使用的是LAN91C11l是SMSC公司為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用而推出的第三代快速以太網(wǎng)控制器．100Basex10Base226EEREAiCPU(MMU)，SAMYlN5LinuxzlmageJFFS2PⅪ7l圖3．10PⅪ墟71第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)圖3．10是使用Mavell公司的XeaePXA71處理器作為主控CPU的網(wǎng)關(guān)主板硬件結(jié)構(gòu)圖。PXA21處理器是基于ARMVTE的構(gòu)架，采用7／8U第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)圖3．10是使用Mavell公司的XeaePXA71處理器作為主控CPU的網(wǎng)關(guān)主板硬件結(jié)構(gòu)圖。PXA21處理器是基于ARMVTE的構(gòu)架，采用7／8UZBM2MB的SDRAM和32MB的lh，SAM10HZ，而lh52HZ高速信號(hào)線基本沒(méi)有，大大降低了網(wǎng)關(guān)PCB布線難度，這是本系統(tǒng)選擇該處理器作為網(wǎng)關(guān)CPU的主要原因之一。此外，PXA271還集成了許多外設(shè)接口，做到了真正義上的SOPC。如上圖所示我們使用的外設(shè)接口主要是2個(gè)UART口，1個(gè)口，1個(gè)SD接口，并使用32位的數(shù)據(jù)線和26位的地址線與以太網(wǎng)控制器如圖22內(nèi)部默認(rèn)設(shè)置，讓其通道A工作在串行T模式下，實(shí)現(xiàn)B轉(zhuǎn)串口功能，BI2設(shè)備驅(qū)動(dòng)，這樣我們就可以在主機(jī)使用該驅(qū)動(dòng)虛擬出來(lái)的串口與PXA271的D．T口相連接，可以很方便地調(diào)試和加載ux肆#豐‰盎‰卜l苧甲h爿"-I守ll且堡u■_●n¨堂—一●t^¨l。叫1||制粉E鬣一號(hào)靠{星霉寒七鼉妄USB轉(zhuǎn)串口設(shè)備硬件連接HardwareconnectiondiagramofFT2232CUSBtoserial的射頻部分，采用與端節(jié)點(diǎn)的無(wú)線射頻模塊相同硬件結(jié)構(gòu)的目的是統(tǒng)一系統(tǒng)無(wú)線射3．2．3網(wǎng)關(guān)3．2．3網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的外存擴(kuò)PA1上面集成了通用串行總線S)的主機(jī)口和從接口，都遵行l(wèi)1規(guī)范。B是差分信號(hào)，在布線時(shí)應(yīng)遵循差分線布線規(guī)則，另外B主機(jī)口需要D930動(dòng)態(tài)對(duì)外提供5V電壓，在UB設(shè)備接入瞬間，UB會(huì)汲取較大電流，會(huì)對(duì)5V網(wǎng)絡(luò)造成瞬間的壓降，因此UB主機(jī)口使用TS15作為過(guò)流保護(hù)芯片。如圖3．2，B主機(jī)接口電路還使用0芯片作為B口瞬USBot4B= USB主機(jī)接口和SD卡接口電路圖3-Fig．3-12ThecircuitofUSBHostandSDcardinterfaceforPXA271的SD控制器接口支持MMC、SD、SDIO和SPI協(xié)議，SD控制器在的SD接口使用的是標(biāo)準(zhǔn)SD協(xié)議，最大支持4GB的存儲(chǔ)空間，其SD卡接口定義下【馴第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)第三章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)出的4．8V電池充電電壓VBAT轉(zhuǎn)成穩(wěn)定的3．3V電壓VCCSD給SD卡供電。7V3MHz)的模式。通過(guò)2zwPA710H208MHz運(yùn)行時(shí)鐘和416MHzTurbo模式時(shí)鐘，對(duì)應(yīng)的CCCR寄存器的配置值0x00000161表3-Table3-3Therelationofcornfrequencyand內(nèi)核電內(nèi)核工作激活模式的10mW1．18A0A7UBOTSD北京化T大學(xué)碩：卜學(xué)位論放電北京化T大學(xué)碩：卜學(xué)位論放電路板和網(wǎng)關(guān)子板的PCB電路板設(shè)計(jì)處理器之間的時(shí)鐘信號(hào)線最高頻率也只有25MHz，所以雖說(shuō)網(wǎng)關(guān)子板上系統(tǒng)總線(2)縮短高頻電路器件引腳之間的引線，減少高頻電路器件引腳間引線層間交替在平行信號(hào)線的反面布置大面積的地，從而大幅度的減少干擾。在相鄰的兩個(gè)層的線方向務(wù)必取為相互垂直，在高頻電路布線中最好在相鄰層分別進(jìn)行水平和垂直布模擬地和數(shù)字地要分開布線，不能合用，同時(shí)應(yīng)盡量加大引出端的接地面積3本系統(tǒng)端節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)子板均采用4層3本系統(tǒng)端節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)子板均采用4層B板，使用S接0射頻功放電路板上并通過(guò)51一9是否加功放進(jìn)行取舍。其異部分PCB}車|如下Fi93—14PCBofRFpowerFig．3—15ThePCBFig．3—15ThePCB第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)第四章第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)4．1ZConaS的程序采用的是模塊化設(shè)計(jì)，所以它的核心程序0集到的信息。TinyOS只要在控制臺(tái)發(fā)出管理信息，然后由各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互傳遞，最后達(dá)到協(xié)同一致的目的●事件驅(qū)動(dòng)的體系結(jié)構(gòu)(Event．Driven心dlitecture)：TinyOS的應(yīng)用程序都·基于組件的體系結(jié)構(gòu)ond．Bdcicr)：iS提供一系列·任務(wù)與事件的并行模式(TasksAndEetsocrecyM件觸發(fā)，在TinyOS中一般由硬件中斷處理來(lái)驅(qū)動(dòng)事件的執(zhí)行效率的執(zhí)行效率S操作系統(tǒng)、庫(kù)和服務(wù)程序都是用C語(yǔ)言編寫的3。C組件式結(jié)構(gòu)程序的語(yǔ)言，具有C的語(yǔ)法風(fēng)格，但是支持iyS的并發(fā)模型和連接組件，主要用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的編程開發(fā)。NesC應(yīng)用程序是由有良好定義的雙向接口的數(shù)據(jù)流組件gbieE254ZigbeeZstackAT86RF230Megal28參geZe加Zigbee網(wǎng)絡(luò)層特圖4-Zigbee網(wǎng)絡(luò)層參考ReferenceforFig．4-第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)層數(shù)據(jù)實(shí)體服務(wù)接入點(diǎn)(NLDE．SAP)提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，管理服務(wù)實(shí)體通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體服務(wù)接入點(diǎn)(NE．)提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)哺3。這兩種服務(wù)通過(guò)SP和第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)層數(shù)據(jù)實(shí)體服務(wù)接入點(diǎn)(NLDE．SAP)提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，管理服務(wù)實(shí)體通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體服務(wù)接入點(diǎn)(NE．)提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)哺3。這兩種服務(wù)通過(guò)SP和A為C層提供接口。除此之外，在NLME和LENL表4-1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元結(jié)Table4=1PDUfornetwork字節(jié)222 目源IEEE網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體提供如下服務(wù)國(guó)初始化的操作網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器或者路由器，具有要求設(shè)備同網(wǎng)絡(luò)斷開的能力。41行的任務(wù)。每一層的服務(wù)主要完成兩種功能：根據(jù)它的下層服務(wù)要求，為上層提供相應(yīng)的服務(wù)；另一種是根據(jù)上層的服務(wù)要求，對(duì)它的下層提供相應(yīng)的服務(wù)，在zigbee網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議棧中各項(xiàng)服務(wù)由代表其特點(diǎn)的服務(wù)原語(yǔ)和參數(shù)來(lái)描述隨1。如圖4．2N圖4．2Fig．4-2(3RepnM務(wù)請(qǐng)求原語(yǔ)的執(zhí)行結(jié)果第p11章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)在Zigbee協(xié)議中，只有協(xié)調(diào)器(全功能器件第p11章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)在Zigbee協(xié)議中，只有協(xié)調(diào)器(全功能器件FFD)有能力建立新的網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中一般由網(wǎng)關(guān)充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。所以一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中如果沒(méi)有網(wǎng)關(guān)，就終止網(wǎng)絡(luò)的建立，C有信道進(jìn)行掃描，選擇能量損耗低一些的作為建立網(wǎng)絡(luò)的備用信道。能量損耗是指某信道通信量的多少，也就是信道的繁忙程度。如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可用信道，則終止網(wǎng)絡(luò)建立；反之，則繼續(xù)進(jìn)行激活掃描。激活掃描是對(duì)能量發(fā)現(xiàn)掃描中發(fā)現(xiàn)的信道進(jìn)行掃描，目的是檢測(cè)此信道是否已被激活，只有被激活的信道才可用。在激活掃描中，如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)合適的信道，則終止網(wǎng)絡(luò)建立；如果找到合適的信道，就報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)層，由網(wǎng)絡(luò)層在合適的信道中選定使用的信道，并隨機(jī)選擇一個(gè)PANID號(hào)(一個(gè)16位的地址，是唯一的)分配給這個(gè)新建的網(wǎng)絡(luò)，再由網(wǎng)絡(luò)層隨機(jī)分配一個(gè)16位的網(wǎng)絡(luò)地址給網(wǎng)關(guān)。NIMAC告，至此新的網(wǎng)絡(luò)建立成功阻¨18¨制。網(wǎng)絡(luò)建立的流程圖如圖4．3所示圖4-Fig．4-3SetupforZigbe圯在一個(gè)Zigbee協(xié)調(diào)器(網(wǎng)關(guān))設(shè)備建立網(wǎng)絡(luò)后，路由器設(shè)備(FFD)或者終端設(shè)備(RFD)，就可以加入?yún)f(xié)調(diào)器建立的網(wǎng)絡(luò)。加入方式有兩種，一種是通過(guò)關(guān)聯(lián)北京化丁大學(xué)碩十(1)通過(guò)關(guān)北京化丁大學(xué)碩十(1)通過(guò)關(guān)聯(lián)方式加入網(wǎng)絡(luò)圖4—4Fig．4_4Flowchartforchildmotesjoiningthe首先對(duì)于一個(gè)子終端設(shè)備(RFD)，只能加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此，只有沒(méi)有加入過(guò)網(wǎng)絡(luò)的才能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的加入。在這些設(shè)備中，有些是曾經(jīng)加入過(guò)網(wǎng)絡(luò)，但是卻與它的父節(jié)點(diǎn)喪失聯(lián)系，這樣的被稱為孤節(jié)點(diǎn)。在它的相鄰表中存有原父節(jié)點(diǎn)的信息，它可以直接給原父節(jié)點(diǎn)發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求信息。如果原父節(jié)點(diǎn)有能力加入它，就直接告知它以前被分配的網(wǎng)絡(luò)地址，它便入網(wǎng)成功；如果此時(shí)它的原父節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)數(shù)已達(dá)最大值，便無(wú)法批準(zhǔn)它加入，那么它只能以新節(jié)點(diǎn)的身份重新尋找父節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求加入網(wǎng)可以存八個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的資料信息，存入相鄰表的父節(jié)點(diǎn)的資料包括ZbePND第網(wǎng)章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)時(shí)會(huì)分配給它一個(gè)1第網(wǎng)章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)時(shí)會(huì)分配給它一個(gè)16位的網(wǎng)絡(luò)地址，此時(shí)入網(wǎng)成功，子節(jié)點(diǎn)可以開始通信。如果請(qǐng)n對(duì)于子設(shè)備，首先調(diào)用NLMENEWoRK．DISCOElw．request原語(yǔ)，設(shè)定待掃描的信道，以及每個(gè)信道掃描的時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)層收到這個(gè)原語(yǔ)，將要求MAC動(dòng)或主動(dòng)掃描。以其子節(jié)點(diǎn)的方式加入。待加入的設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)層將檢查該beacon幀協(xié)議D是當(dāng)MAC層完成了掃描，將發(fā)送MLME．SCAN．confirm原語(yǔ)，告知網(wǎng)絡(luò)層Nee一旦潛在的父節(jié)點(diǎn)確定，網(wǎng)絡(luò)層將調(diào)用LE．SL垤E．qt原語(yǔ)到C層。具體設(shè)置參看協(xié)議相關(guān)部分唧，連接狀態(tài)將通ME．SSCAE．onim原語(yǔ)如果試圖加入不成功，MAC層通過(guò)MLME．ASSOCIATE．confirm原語(yǔ)告知網(wǎng)層加入網(wǎng)絡(luò)失敗，如果收到的是潛在父節(jié)點(diǎn)拒絕該設(shè)備加入，網(wǎng)絡(luò)層將會(huì)在相鄰表中，(potentialarntbi加入或者所有的設(shè)備都不適合NLME北京化T大學(xué)碩十學(xué)位論(用來(lái)請(qǐng)求設(shè)備開始使用新的超幀配置)原語(yǔ)到MAC北京化T大學(xué)碩十學(xué)位論(用來(lái)請(qǐng)求設(shè)備開始使用新的超幀配置)原語(yǔ)到MAC層。當(dāng)收到了MAC層發(fā)送的MLME．START．confirm原語(yǔ)后，網(wǎng)絡(luò)層將發(fā)送NLMESTARTROUTER．confirm原語(yǔ)SOCIATE．indication原語(yǔ)傳送到網(wǎng)絡(luò)層，潛在的父節(jié)點(diǎn)收到這幀數(shù)據(jù)后，首設(shè)備是否已經(jīng)存在其相鄰表中。如果找到存在，NLME將獲取相應(yīng)的16位網(wǎng)絡(luò)地址并發(fā)送associationresponse到MAC層；如果不存在，將分配一個(gè)在這個(gè)網(wǎng)并通過(guò)MEjoiN．request目的地址部分設(shè)置成要求加入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IEEE設(shè)備是否已經(jīng)加入網(wǎng)絡(luò)，如果在其相鄰表中找到了這個(gè)設(shè)備，將終止操作，并通過(guò)NLMETNLME中發(fā)射信息的，只是在自己設(shè)備內(nèi)處理。但是，在子設(shè)備要求加入時(shí)，則以孤節(jié)點(diǎn)式實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵撨^(guò)程的實(shí)現(xiàn)方式和孤節(jié)點(diǎn)方式重新加入的方SCAN．confirm原語(yǔ)返回結(jié)描，該步由如果掃描成功，網(wǎng)絡(luò)層將通過(guò)調(diào)用 JOIN．confirm原語(yǔ)告之應(yīng)用層，加入成功第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)C第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)CEORPHAN．ndication(告知是，則比較IEE地址，若有匹配的，則獲取相應(yīng)的16位網(wǎng)絡(luò)地址，并在MACMLEOPANepnen采用分布式地址分配方案分配的，但是每一個(gè)父設(shè)備所分配的網(wǎng)絡(luò)地址段都是有限送到網(wǎng)關(guān)的最小跳數(shù)。網(wǎng)關(guān)的深度為O，它的子設(shè)備的深度為1，對(duì)于多跳網(wǎng)絡(luò)，其深度是大于的1DCj宅：，，]}?????????????．c4-)={1+c一R一c事尺D一5一 LJ如果一個(gè)設(shè)備的Cu()為0，表明它沒(méi)有接受子設(shè)備連接的能力，為一個(gè)終端設(shè)備，如果一個(gè)設(shè)備的Cnu(S)大于0，表明可以接受子設(shè)備，并且會(huì)根據(jù)子設(shè)備是m其中1≤，lC一尺)。Aparent為父設(shè)備的地址。如果父設(shè)備擁有子設(shè)備的最大值為4，網(wǎng)絡(luò)的最大深度D為3，父設(shè)備的子設(shè)備中路由器的最大數(shù)目R為4，設(shè)父設(shè)備nS4示嘲。表4-2Table4-2ThedepthofnetworkandaddressFig．4-5Networkaddressallocation本系統(tǒng)Zgbe狀態(tài)算法的綜合，Zigbe節(jié)點(diǎn)能第一時(shí)間加入到網(wǎng)絡(luò)中，在路由選擇和維護(hù)時(shí)，Zibee成本是與路由中的每一條鏈路相關(guān)的。C{1)2№～㈨因而，路由成本為常數(shù)7，nwkReportostantCostTRUE本第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)E254MCY供的每一幀的QIIQ如圖4．6本設(shè)計(jì)中節(jié)點(diǎn)使用ATMEL公司的RF230射頻芯片可以通過(guò)SPI口實(shí)時(shí)的讀取它的LI值。LI的取值范圍是【0，251，占8比特，LI為0I為255貝JJ表l肌唧哪腫舢Ⅱ唧唧硼哪II咖畦砌珊I哪哪Ⅱ硼唧哪n唧H哪珊肌唧唧_珊啊麗～一～釉一圖4_6幀接收序Fig．4-6Frame本系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)在無(wú)線射頻模塊的Mea28片內(nèi)lsh中建立了一張路由表，最大存放著本節(jié)點(diǎn)與鄰居8個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的I和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)地址信息，當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)QI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)多于8個(gè)的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)路由表只會(huì)存放LQI加入網(wǎng)絡(luò)之后它會(huì)使用距離矢量算法優(yōu)化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，認(rèn)為具有最小跳數(shù)的路徑是最優(yōu)路徑。按照Z(yǔ)gbe網(wǎng)絡(luò)層的規(guī)定，端節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間的跳數(shù)不能超過(guò)15節(jié)點(diǎn)與端節(jié)點(diǎn)之間的總跳數(shù)不能超過(guò)32跳，認(rèn)為跳數(shù)超過(guò)規(guī)定的目的地址是不可到達(dá)的。經(jīng)過(guò)測(cè)試，本系統(tǒng)終端節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間進(jìn)行可靠數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的最大跳數(shù)可以達(dá)0來(lái)自上層的廣播幀，則廣播該幀。否則，如果本設(shè)備是Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器或者是中北京化T大學(xué)碩十學(xué)位論P(yáng)北京化T大學(xué)碩十學(xué)位論P(yáng)本設(shè)備MACPmoded信息幀。如果設(shè)備具有路由能力，將使用基于路由成本的平衡混合算法開始路由選擇。址，則設(shè)備繼續(xù)廣播該幀，并將該幀發(fā)送到本設(shè)備的上層進(jìn)行處理。如果不需要廣播，上母本設(shè)Fig．4-7Therouting圖如下第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)議Fi94-8ThecmrⅦmn衄b●ByteEEPROM：調(diào)用的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行校正絡(luò)端節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序流程圖如圖4．9所示北京化工大學(xué)碩二}學(xué)位北京化工大學(xué)碩二}學(xué)位論圖4．9Fi94-9FlowchartoftheapplicationprogramfortheendFIFO緩沖器字節(jié)門限置最大第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)初始完第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)初始完系統(tǒng)之后，端節(jié)點(diǎn)使用GenericCommPromiscuous組件開始偵聽所設(shè)置頻的信道。當(dāng)RF230接收到網(wǎng)關(guān)下發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，會(huì)把數(shù)據(jù)存入到接收緩存區(qū)RXFIFOFIFO數(shù)據(jù)包，其中首字節(jié)同時(shí)觸發(fā)IRQ接收中斷，MCU在中斷程序中讀取整個(gè)幀的長(zhǎng)度，通過(guò)幀長(zhǎng)度和幀頭信息來(lái)判斷是否正確接收到了幀以及接收到的幀的類型，并作相應(yīng)的處理。接收目的地址，檢查它是否與本地地址相匹配，如果不匹配則丟棄整個(gè)幀。接收并保存有效載荷到接收緩存區(qū)fr中。接著接收兩字節(jié)的CRC信息，如果CRC校驗(yàn)失敗，則丟棄先前保存的．．——．．．一巨正衛(wèi)丑習(xí)匝Ⅱ工[匝衛(wèi)工Ⅱ習(xí)二臣正圖4-10ADS8344的SPI口時(shí)序Fi94-10TimingdiagramofSPIinterfaceCSCKDSA2A001對(duì)雙軸加速度進(jìn)行采集，A2A000001ADCINA2A0轉(zhuǎn)CSL1DP0表AY觸gO6信數(shù)BeEOMPO的CUSRl寫的頁(yè)—選E芯生章否主的頁(yè)—選E芯生章否主l在 熹圖4-11AT45DB041FlowFi94-圖4-12RF230BasicoperatingmodesstateRF30的基本工作模式如圖4．12所示n11，我們可以通過(guò)如下三種方式改變0的工作模式：使用U通過(guò)I讀寫0內(nèi)部控制寄存器的形式；通過(guò)設(shè)置第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)(2)無(wú)線數(shù)據(jù)接使RF230處于合法的SFD(幀開始定界符)時(shí)，RF230就轉(zhuǎn)變到BUSYRX狀態(tài)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)接收FIFO緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。如果在1／8己的數(shù)據(jù)包就將Megl8的P7置低關(guān)閉RF20，同時(shí)設(shè)置Megl8的CU控制器MCUCR，使其工作在空閑休眠模式?jīng)啊?。?dāng)Fah保存完本次數(shù)據(jù)采集總點(diǎn)數(shù)之后，在信道空閑時(shí)CU取的方式從ah中順序讀取8字節(jié)大小數(shù)據(jù)寫入到20的XIFO緩沖器中，并啟動(dòng)射頻數(shù)據(jù)發(fā)送。流程如下Fig．4-北京化丁大學(xué)碩=b學(xué)位論北京化丁大學(xué)碩=b學(xué)位論計(jì)‘23嗡1優(yōu)，如下圖所示第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)圖4-14自適應(yīng)加權(quán)融合模Fi94-14第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)圖4-14自適應(yīng)加權(quán)融合模Fi94-14Fusionmodel、adaptiveweighted測(cè)量值分別是五，五?．．咒，它們彼此相互獨(dú)立，并且是X的無(wú)偏估計(jì)，各傳感器加權(quán)因子分別為形，％?∑％一?????????????．(4-仃2=研Ⅸ一x)2】-研∑孵(x-巧)2+2∑w，E(x-x．)(x-‘)】??．(4因?yàn)槲?，?。E是相互獨(dú)立的，并且是X的無(wú)偏估計(jì)，所研(—r一叉-)(x一‘)】=O(p≠q；P=1，2，?一塒；垡=l，2，??n)??????．(4—所以or2可改寫=1／(《善旁∥l’2'．．?塒此時(shí)的最小均方誤差為仃血2=1／∑《??????????．．(4-(4—9)就可以使均方誤差最小，且此時(shí)有叉：(4—9)就可以使均方誤差最小，且此時(shí)有叉：烏辱???????????(4-乞K總的均方誤差仃‘=研(X—X)2：研窆孵Ⅸ一耳(后))z】+2∑n％％(x一巧(后))(x一瓦(七))???@郴p當(dāng)盯2最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)加權(quán)因子％仍應(yīng)滿足式(4-10)，可得最小均方誤差矗旬愀言旁2‰2他?????????㈣是x+Vg???第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)式(4．18)中％、圪為為零均值平穩(wěn)噪聲，則傳感器數(shù)是得到t的自相關(guān)系數(shù)Rpp=研XpXp】-研x2】+研巧】---?????????．(4-啡=研哆】=Rpp一％?????????．(4-=÷[∑一(flK(f)+以(后)‘(尼)】．．．??????(4-=字％(后_1)+妻以(尼)以(后同理p；q=1，2，．．?刀)，從而對(duì)于％(七)可進(jìn)一步用Rpq(七)作為它個(gè)傳感器的方差％2按照以上公式，自適應(yīng)加權(quán)法的計(jì)算步驟是盼利用式(4-10)計(jì)算出最優(yōu)加權(quán)周子％北京化r^學(xué)傾l：q-位論表44每個(gè)傳感器對(duì)麻的方Table4-l2345 90 0北京化r^學(xué)傾l：q-位論表44每個(gè)傳感器對(duì)麻的方Table4-l2345 90 0015．oO0表44每個(gè)測(cè)坫值對(duì)麻的品優(yōu)加機(jī)田融礬磁0旺暇氍0睨0哌0噬00圖4-15Fig．4-15ThecomponentscalledbytherRMCC第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)圖4．16CtrlcmdC組件調(diào)用結(jié)構(gòu)rigA-16ThecomponentscalledbytheCtdcmdC的F．T接口問(wèn)的串行通訊，波特率為t／s，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，沒(méi)Pe2在PX21中我們運(yùn)行的是Lix操作系統(tǒng)，使用的是2．6．0內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)x內(nèi)核和f2格式文件系統(tǒng)在由圖9硬件構(gòu)成平臺(tái)上的移植，之所以選用nx操作Linux有如下四個(gè)特點(diǎn)：它具有良好的可移植性本系統(tǒng)oer使用常見(jiàn)的U．t0000取它的第一條指令，基于PA1處理器的嵌入式系統(tǒng)通常會(huì)有某種類型PBootLoader北京化T大學(xué)顧：卜學(xué)位論圖4-17BoofloadcrFig．4-17北京化T大學(xué)顧：卜學(xué)位論圖4-17BoofloadcrFig．4-17Startupprocessof階段【巧M22CVoidethsete也·—他set(void)BoolBool第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)是寫入LAN91CIll0等待LAN9lCl發(fā)送第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)是寫入LAN91CIll0等待LAN9lCl發(fā)送結(jié)1A發(fā)送ASending圖4-18LAN91CIll發(fā)送和接收流程BReceivingFig．4-18FlowchartusedbyLAN91Cllltosendandreceive由于Linux2．6．20內(nèi)核已經(jīng)集成了USBtBlient，GPIO，SPI口，SD卡，MTD設(shè)備和UART串行口的驅(qū)動(dòng)支持啪13．10所示的硬件系統(tǒng)Linux的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是基于BSDUNIX的socket機(jī)制。在系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)程序之定義有專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(skbuIf)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。系統(tǒng)里支持對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)4．19設(shè)備接口層定義的 l網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)II!塾堡壘2)ll設(shè)備圳胍IFig．4-19NetworkfunctionalstructureofLAN91CI1中斷、發(fā)送超時(shí)、獲取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、設(shè)置物理地址等函數(shù)中斷、發(fā)送超時(shí)、獲取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、設(shè)置物理地址等函數(shù)引腳檢測(cè)硬件是否存在，然后決定是否啟動(dòng)這個(gè)驅(qū)動(dòng)。接著是配置和初始化硬件資源，te初始化函數(shù)首先是獲得 device->baseaddrStructnetdeviceIntInt為：net．devico-struct1Clll—qray27setup函(2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)相關(guān)第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)中斷引第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)中斷引腳，配置線路類型，配置中斷屏蔽位，最后打開中斷并調(diào)函數(shù)調(diào)LAN91C10系統(tǒng)調(diào)用驅(qū)動(dòng)的LAN91C111xmit函數(shù)，將發(fā)送的數(shù)據(jù)放在skbufr結(jié)構(gòu)中，將LAN91C111上鎖，然后調(diào)用LAN91C111_stop_queue0數(shù)告訴上層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所start以記錄開始發(fā)送時(shí)間并釋放3)中斷服I堡里!塑國(guó)巫圃◆否』豎一圖4-20L蝌9lClll中斷服務(wù)功8ervi宅functionofLAN91C11 IRQ LAN91C111讀出數(shù)據(jù)存在skbuff中，并設(shè)置skbuffIRQ LAN91Clll誤則錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器加1RXTX北京化工人學(xué)碩J二學(xué)位論Xsre原本是Crsbow公司開源的傳感器網(wǎng)絡(luò)管理軟件包，用于PC主機(jī)解析上傳的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，本文參照e源碼在是c下編寫了適合于ARM處理器的Xserve應(yīng)用程序，負(fù)責(zé)偵聽ARM處理器的標(biāo)準(zhǔn)化串口。Xe使用XL文件對(duì)上傳來(lái)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行有效數(shù)據(jù)提取并解析。以下是L北京化工人學(xué)碩J二學(xué)位論Xsre原本是Crsbow公司開源的傳感器網(wǎng)絡(luò)管理軟件包，用于PC主機(jī)解析上傳的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，本文參照e源碼在是c下編寫了適合于ARM處理器的Xserve應(yīng)用程序，負(fù)責(zé)偵聽ARM處理器的標(biāo)準(zhǔn)化串口。Xe使用XL文件對(duì)上傳來(lái)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行有效數(shù)據(jù)提取并解析。以下是L表4-5XMLTable4-5Packetanalysistableusedby數(shù)所類字?jǐn)?shù)據(jù)包類llNode2l21Socket——數(shù)據(jù)采板l數(shù)據(jù)包lPacket——2AeeelX軸加速度值，根據(jù)式3．1和3-2進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)2Y軸加速度值，根據(jù)式3．1和3-2進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)／teed2用于校正由于環(huán)境溫度對(duì)ADXL210輸出數(shù)據(jù)的影2XsreTTPPSDRT第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)4．7．1Z無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)屬于分布式系統(tǒng)System)，由于物理上的分散性，統(tǒng)無(wú)法為彼此間相對(duì)獨(dú)立的模塊提供統(tǒng)一的全局時(shí)鐘，而由各個(gè)進(jìn)程或模塊各自維護(hù)它們的本地時(shí)鐘。由于這些時(shí)間的計(jì)時(shí)速率、運(yùn)行環(huán)境存在不一致，因此即使所有的本地時(shí)鐘在有某一時(shí)刻被校準(zhǔn)，一段時(shí)間后，這些本地時(shí)鐘也會(huì)出現(xiàn)失步，為了讓這些本地本地時(shí)鐘再次達(dá)到相同的時(shí)間值，必須進(jìn)行同步操作，時(shí)間同步就是通過(guò)對(duì)本地時(shí)鐘的某些操作，達(dá)到為分布式系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一時(shí)間標(biāo)度的過(guò)程。由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)控制器是由VR關(guān)節(jié)點(diǎn)的本地時(shí)鐘嚴(yán)格同步，其同步的必要性主要表現(xiàn)在以下四點(diǎn)口射1C訊模塊，只在無(wú)線信息交換時(shí)短暫?jiǎn)拘阉?，并在快速完成通訊后，重新進(jìn)入休眠狀態(tài)，C節(jié)便可實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，但需要參與通訊的雙方首先實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，并且同步精度越高，Po1北京化rT大學(xué)碩：b學(xué)位論步協(xié)議不同，在FTP到更精確的同步點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)中，射頻芯片0是具有面向位的接口，而北京化rT大學(xué)碩：b學(xué)位論步協(xié)議不同，在FTP到更精確的同步點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)中，射頻芯片0是具有面向位的接口，而8是8位低功耗單片機(jī)，它們通過(guò)SPI方式交流數(shù)據(jù)。如圖35，在發(fā)送一個(gè)字節(jié)時(shí)MCU將一個(gè)字節(jié)寫入I接口中，由I硬件負(fù)責(zé)將該字節(jié)逐位發(fā)送給0并最終由0通過(guò)天線發(fā)送出去。當(dāng)該字節(jié)發(fā)送結(jié)束后，SPI硬件將生成一個(gè)中斷通知MCU。在接收時(shí)，每當(dāng)RF230接收到一個(gè)位的數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)MCU的PI硬件，將該位移入SPI數(shù)據(jù)寄存器，每當(dāng)收到8個(gè)位時(shí)，SI硬件產(chǎn)生中斷，通知MU取走SI數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)，而一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文的傳輸依次要傳輸一定數(shù)量的前導(dǎo)字節(jié)，同步字，數(shù)據(jù)部分，校驗(yàn)字。前導(dǎo)字節(jié)用于接收者鎖相至發(fā)送者的載波頻率上，同步字用于判斷數(shù)據(jù)部分的AC數(shù)一據(jù)一部一分mm◆●00l101001Ol1001十圖4-21MAC層時(shí)間戳實(shí)例‘1Fi94-21從圖可以看出：C層以下的傳輸時(shí)間約為3個(gè)位的傳輸時(shí)間(也就是說(shuō)電磁波在收發(fā)端之間介質(zhì)中的傳播時(shí)間約為PI接口傳輸35P同步報(bào)文產(chǎn)生時(shí)間同步。這一報(bào)文本身包含了一個(gè)時(shí)間標(biāo)記，當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)接收到該標(biāo)記時(shí)也打上時(shí)間標(biāo)記。通過(guò)發(fā)送節(jié)點(diǎn)周期性地廣播時(shí)間同步報(bào)文，接收節(jié)點(diǎn)取得多個(gè)(第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)具體第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)具體同步步驟如下(1FTP算法是在完成同步字發(fā)射后給時(shí)間同步報(bào)文標(biāo)記時(shí)間戳T時(shí)間戳T為當(dāng)前時(shí)間減去包含時(shí)間戳T(2)接收節(jié)點(diǎn)記錄同步字最后到達(dá)的時(shí)間TR，并計(jì)算位偏移(bitoffset整報(bào)文后，接收節(jié)點(diǎn)計(jì)算位偏移產(chǎn)生的時(shí)間延遲TB，這可通過(guò)偏移位數(shù)與接收速得出時(shí)鐘和發(fā)送節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘同步FTSP協(xié)議沒(méi)有建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而是采用泛洪的方法對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間進(jìn)行每個(gè)SN其它節(jié)點(diǎn)都需要與根結(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間同步。多跳Zigee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是使用多個(gè)參考節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的。參考節(jié)點(diǎn)由根節(jié)點(diǎn)和已經(jīng)和根節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步上的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)參考節(jié)點(diǎn)每隔s時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，那就是網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，處于網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)廣播通訊范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)直接以網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為參考節(jié)點(diǎn)，接收網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)周期性發(fā)送的廣播信息包，讀取全局時(shí)間戳，修改本地時(shí)間戳與所讀取全局時(shí)間戳一致，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步成為網(wǎng)絡(luò)中參考節(jié)點(diǎn)。之后新成為參考節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)也周期性發(fā)送廣播信息包，這樣在這些新成為參考節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)廣播通訊范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)會(huì)以它們?yōu)閰⒖脊?jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間同步，以此類推從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與根結(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。每個(gè)廣播同步信息包包含三部分信息：時(shí)間戳，ROOTID號(hào)和同步時(shí)間戳序列號(hào)其中時(shí)間戳包含參考節(jié)點(diǎn)的全局時(shí)間，用于同步其它節(jié)點(diǎn)ID點(diǎn)號(hào)，同步時(shí)間戳序列號(hào)是用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)的每一次時(shí)間同步操作，根節(jié)點(diǎn)和已經(jīng)和根節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步上的節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的同步時(shí)間戳序列號(hào)是不一樣的，對(duì)于根節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的廣播同步信息包，根節(jié)點(diǎn)每啟動(dòng)一次同步操作，包中的同步時(shí)間戳序列號(hào)都會(huì)自加1而已經(jīng)和根節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步上的節(jié)點(diǎn)的同步時(shí)間戳序列號(hào)是它們最新收到的廣播同步信息包中ROOTID導(dǎo)一樣，就以同步時(shí)間戳序列弓最大的那個(gè)參考節(jié)點(diǎn)作為自55+10s)，47基于前面介紹的FP算法我們編寫icycC組件專用于ibe網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)問(wèn)時(shí)間吲步，圖4-22是該組件具體實(shí)現(xiàn)圖，圖中使用SysietminC組件實(shí)現(xiàn)發(fā)送者A2IepgRo3、～”“”。。ms雷4-22TimeSyncC組什具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)Fi94-22ThesⅡucIureofThneSyncC第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)S巫ysTi亟J第四章系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)S巫ysTi亟J艄唧i——．．．．—H．—P——L——R—2——3—0—C．．——．．．一圖4-Fi94-23Thes饑lctureofSysTimeStampingC圖4-24FTSP時(shí)間同步算法實(shí)現(xiàn)程序流程chartofprogrammingthetimesynchronizationalgorithmFi94-24 函數(shù)返回節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前本地時(shí)間。變量據(jù)字節(jié)，使用時(shí)間補(bǔ)償?shù)慕邮諘r(shí)間戳。Bitoffset為實(shí)際的位偏移數(shù)目?？梢钥闯觯l(fā)送時(shí)間戳是在第五章系統(tǒng)性能測(cè)試和第五章系統(tǒng)性能測(cè)試和分第五章系統(tǒng)性能測(cè)試和分5．1．1測(cè)試按照?qǐng)D2-1所示硬件結(jié)構(gòu)在北京化工大學(xué)RTD實(shí)驗(yàn)室搭建機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能測(cè)試環(huán)境，用于對(duì)西安交通大學(xué)研制的轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)所產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)無(wú)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由5個(gè)端節(jié)點(diǎn)和3個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)嵌入式網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，相鄰節(jié)點(diǎn)之間的距離大概是0米，端節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)由兩節(jié)5號(hào)電池供電，網(wǎng)關(guān)使用B線與C機(jī)端相連接，C機(jī)通過(guò)網(wǎng)關(guān)的B轉(zhuǎn)串口電路可以直接對(duì)網(wǎng)關(guān)射頻部分收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析并為其供電。如表4．1，由于本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元與Crosbw公司的Xmesh網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元結(jié)構(gòu)定義相同，因此在PC機(jī)端可以直接運(yùn)行Xsrve應(yīng)用程序?qū)ι蟼鞯臒o(wú)線數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析。如圖2．1所示，4號(hào)節(jié)點(diǎn)為端節(jié)點(diǎn)，1號(hào)和3號(hào)節(jié)點(diǎn)均為路由中繼節(jié)點(diǎn)，0號(hào)節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)關(guān)。中繼節(jié)點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)采集板它們只負(fù)責(zé)對(duì)端節(jié)點(diǎn)匯聚的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合并轉(zhuǎn)發(fā)端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，這樣做可以大大簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。當(dāng)測(cè)試本系統(tǒng)基于路由成本組建的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的網(wǎng)絡(luò)丟包率時(shí)，我們?cè)趫D2．1所示網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加中繼節(jié)點(diǎn)，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中繼節(jié)點(diǎn)總數(shù)達(dá)到21l如圖5．1，網(wǎng)絡(luò)中4號(hào)節(jié)點(diǎn)作為端節(jié)點(diǎn)采集雙軸振動(dòng)加速度信號(hào)，4號(hào)節(jié)點(diǎn)以1，l33號(hào)4>1>3北京化工大學(xué)碩十北京化工大學(xué)碩十Fig．孓ldata圖5-2lFig．5-2NeighbortableofNO．15116405％，它們之間可以保證可靠地?cái)?shù)據(jù)傳輸。而當(dāng)端節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間路由跳A第五章系統(tǒng)性能測(cè)試和分表孓l多跳網(wǎng)絡(luò)丟包率測(cè)Table5-1Thetestofpacketlossrateformulti-第五章系統(tǒng)性能測(cè)試和分表孓l多跳網(wǎng)絡(luò)丟包率測(cè)Table5-1Thetestofpacketlossrateformulti-端節(jié)點(diǎn)劍網(wǎng)關(guān)的011O20023O4565．1．3振動(dòng)信號(hào)采集和數(shù)據(jù)分PC主機(jī)使用avew象地顯示加速度數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)之所以使用Lbeww傳的數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)波形顯示，其圖形化程序設(shè)計(jì)使得數(shù)據(jù)的顯示非常形象，而且其T的數(shù)據(jù)處理提供參考。此外，w還具有界面友好、操作簡(jiǎn)便、開發(fā)周期短并且Liwesokt905PC905CtledC22109109，g982，橫坐標(biāo)是所能顯示的采集點(diǎn)個(gè)數(shù)，波形圖采用動(dòng)態(tài)左移的方式顯示新收到的振動(dòng)5號(hào)節(jié)點(diǎn)所測(cè)機(jī)械振動(dòng)幅度變化不大，振動(dòng)信號(hào)能量分布比較集中在低頻段。通過(guò)這個(gè)界面我們就可以實(shí)時(shí)定性地l預(yù)報(bào)警。端節(jié)點(diǎn)每分時(shí)采集到一個(gè)雙軸加速度值就往阻莢發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，這樣做雖然端節(jié)點(diǎn)功耗較大，同時(shí)受無(wú)線帶寬限制．采樣率也不能設(shè)得很高，但是可以實(shí)時(shí)傳輸波形，c幅度變大的話．可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)然我們也可以將一段時(shí)間內(nèi)采集到的加速度值先保存到外部Flash中，然后在端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷加速度計(jì)采集到的振動(dòng)幅度有沒(méi)有超標(biāo)，當(dāng)出現(xiàn)機(jī)械故障，振動(dòng)加速度幅度過(guò)大時(shí)，才一次性把Flash中的加速度數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，這樣我們就必須預(yù)先設(shè)置要每一次要采樣并存儲(chǔ)5號(hào)節(jié)點(diǎn)所測(cè)機(jī)械振動(dòng)幅度變化不大，振動(dòng)信號(hào)能量分布比較集中在低頻段。通過(guò)這個(gè)界面我們就可以實(shí)時(shí)定性地l預(yù)報(bào)警。端節(jié)點(diǎn)每分時(shí)采集到一個(gè)雙軸加速度值就往阻莢發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，這樣做雖然端節(jié)點(diǎn)功耗較大，同時(shí)受無(wú)線帶寬限制．采樣率也不能設(shè)得很高，但是可以實(shí)時(shí)傳輸波形，c幅度變大的話．可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)然我們也可以將一段時(shí)間內(nèi)采集到的加速度值先保存到外部Flash中，然后在端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷加速度計(jì)采集到的振動(dòng)幅度有沒(méi)有超標(biāo)，當(dāng)出現(xiàn)機(jī)械故障，振動(dòng)加速度幅度過(guò)大時(shí)，才一次性把Flash中的加速度數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，這樣我們就必須預(yù)先設(shè)置要每一次要采樣并存儲(chǔ)ahal沖。J口一#●Il㈣m-||l_繁蒸圖soPC機(jī)Labview數(shù)據(jù)分析和控制界FtgS-3Dataarialysisandcontrolinterfacewith255第五章系統(tǒng)性能測(cè)試和分繼節(jié)點(diǎn)和1個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成的多跳e第五章系統(tǒng)性能測(cè)試和分繼節(jié)點(diǎn)和1個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成的多跳ee網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間同步，通過(guò)端節(jié)點(diǎn)和中差最大只有1．38s，而在六跳網(wǎng)絡(luò)中，平均每跳約有l(wèi)ms源晶振的穩(wěn)定性影響由廉價(jià)晶振構(gòu)成，每個(gè)晶振由于時(shí)鐘漂移P的不同使得節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘運(yùn)行速度都不一FTP虬。。：△丁宰一心△k=10母106淞奎100木10呻=lms所示：北京化-T大學(xué)碩十表5-2同步系統(tǒng)測(cè)試結(jié)Table5-2Testresultforsynchronous偏差最大設(shè)備狀調(diào)整周期個(gè)參考設(shè)O0北京化-T大學(xué)碩十表5-2同步系統(tǒng)測(cè)試結(jié)Table5-2Testresultforsynchronous偏差最大設(shè)備狀調(diào)整周期個(gè)參考設(shè)O0善待同步節(jié)點(diǎn)刖待同步節(jié)點(diǎn)測(cè)試待同步節(jié)點(diǎn)參考設(shè)O0善待同步節(jié)點(diǎn)后待同步節(jié)點(diǎn)測(cè)待同步節(jié)點(diǎn)試F嚕．S_4Thenormalfunctionofnetwork第五章系統(tǒng)性能第五章系統(tǒng)性能測(cè)試和分sB55圖孓5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上傳和下載文件速Fig．S．5Thespogdofnetworkdeviceusedtouploadanddownload第六章課題工作總第六章課題工作總結(jié)和展第六章課題工作總結(jié)和展6．11e點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)和部分PCBMES信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，設(shè)計(jì)并繪制數(shù)據(jù)采集板和無(wú)線射頻板對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，信號(hào)調(diào)理，數(shù)據(jù)校正，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。在網(wǎng)關(guān)參照w公司所使用的網(wǎng)關(guān)硬件電路，重新設(shè)計(jì)了以XscalePA1處理器為核心U的嵌入式網(wǎng)關(guān)硬件平臺(tái)，移植e中間件實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線數(shù)據(jù)包的解析和有效數(shù)據(jù)的壓縮存儲(chǔ)，使用LN1ll以太網(wǎng)控制器并編寫Lux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)關(guān)以太網(wǎng)口的數(shù)iiegeieFTSP算法使其適合于本系統(tǒng)多跳Zigbee網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同步，同時(shí)補(bǔ)償了節(jié)6．21北京化T大學(xué)顧：}學(xué)北京化T大學(xué)顧：}學(xué)位論e力不強(qiáng)。當(dāng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能無(wú)需人工干預(yù)，自愈修復(fù)是e0t／s，使得要想實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸2z嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在端節(jié)點(diǎn)上使用ARM處理器作為CPU，這樣就利用CPU豐富外設(shè)接口就可以使用大容量U盤或者SDC參考文謝官模．振動(dòng)力學(xué)[M】．北京：國(guó)防工業(yè)出參考文謝官模．振動(dòng)力學(xué)[M】．北京：國(guó)防工業(yè)出版王海福，馮順山．防爆學(xué)原理【M】．北京：北京理工大學(xué)出版社李洪才．基于ADXL210E的導(dǎo)彈振動(dòng)加速度檢測(cè)裝置【J】．國(guó)外電子元器件2：17-徐泰然．MEMS和微系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造【M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．13-彭濤．MEMS加速度傳感器硬件電路設(shè)計(jì)與信號(hào)處理的研究[D】．成都：電子科技大學(xué)[11【[14蔣挺，趙成林．Zigaoe紫蜂技術(shù)及其應(yīng)用北京：北京理工大學(xué)出版社瞿雷，劉盛德，胡咸斌．Zigbce技術(shù)及應(yīng)用[M】．北京：北京航空航天大學(xué)ZigbeeSpecification．Zigbee程佩青．?dāng)?shù)字信號(hào)處理教程[MI．北京：清華大學(xué)出版社張杏珍，孫?。甀C卡芯片Ar45DB041的原理及應(yīng)用陰．現(xiàn)代電子技術(shù)50AtmelAT86RF230Datashect[EBOL]http：／wwwdatasheotsorguldpreview748478html韋東山．嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊(cè)【M】．北京：人民郵電出版社，2008．118．120HpryC20228李寧．PADS-PowerLogic和Pow髓PCB實(shí)用教程【M】．北京：電子工業(yè)出版社【15【16周祺睿．通用PXA270嵌入式軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)【D】．成都：西南交通大學(xué) ncsC![EB／OL]．http：／／www．tinyos．net／tinyos-李曉維．無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)【M】．北京：北京理工大學(xué)出版社YATOU．基于ZigB∞協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)建立【【17【18【王安琪．基于Zigbee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)p【20【李長(zhǎng)征．基于Zi98∞技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究【D】．太原：太原理工大學(xué)周楓．基于zigaee協(xié)議的無(wú)線溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)【1)】．南京：南京理工學(xué)朱瀅衛(wèi)．無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議及溫室無(wú)線系統(tǒng)研究p】．重慶：重慶大學(xué)，2007祁長(zhǎng)璞．基于Zigbe宅的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D2008張賢達(dá)．現(xiàn)代信號(hào)處理【M】．北京：清華大學(xué)出版社，2002．201-鄭靈翔．嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用開發(fā)【M】．北京：北京航空航天大學(xué)出版社封景剛，吳寶江．ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)完全Af-J與主流實(shí)踐【M】．北京：電子工業(yè)出社科波特．Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序【M】．北京：中國(guó)電力出版社【22【23【24【25【26【27【【【劉文濤．Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)[D】．武漢：武漢理工p臣UfoeS．，KumarR．，SricastavaM．．Timing—syncEmbeddedNetworkedIn：Proc．1stACM8(5)：138—Maroti，Branislav劉文濤．Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)[D】．武漢：武漢理工p臣UfoeS．，KumarR．，SricastavaM．．Timing—syncEmbeddedNetworkedIn：Proc．1stACM8(5)：138—Maroti，Branislav integratedM．L，VeerarittiphanC．Simple．a(chǎn)ccurateforwirelessWirelessCommunicationNetworking3(1)：16—應(yīng)用【J】．國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)袁振華，董秀軍，劉朝英．基于IEEEl588的時(shí)間同步技術(shù)及其應(yīng)用[JpppXiaoZhan-Shi·He，ZhangTie-Yan-Shi-Dong，LiuYang．Study011numericsimulationofcomplexresistivitylogging【J】李洋．結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用技術(shù)開發(fā)【D】．汕頭：汕頭大學(xué)pp馬丹丹．基于ZigSee技術(shù)的建筑抗震性檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【D】．哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)楊宗凱，趙大勝，王玉明．無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步算法綜述陰．計(jì)算機(jī)應(yīng)用25(5)：1170一lHHSHdatacompressionofpowersysternusingapproach、析nlwavelettransformenhancement[J]．IEEEProe-Gener．2003．150(1)：7—14周恰延，凌志浩，吳勤勤．ZigBee無(wú)線通信技術(shù)及其應(yīng)用探討【J】．自動(dòng)化儀表26(6)：5_—HMHdisturbances[J]．IEEETransactionsPowerDelivery．1999，14(2)：358-我要向我的導(dǎo)師何賓老師致以衷心的感謝。我的畢業(yè)論文是在何賓老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的，在三年的學(xué)習(xí)生活中，何老師給予了本人多方面的鼓勵(lì)、支持和我要向我的導(dǎo)師何賓老師致以衷心的感謝。我的畢業(yè)論文是在何賓老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的，在三年的學(xué)習(xí)生活中，何老師給予了本人多方面的鼓勵(lì)、支持和RD研究成果及發(fā)表的研究成果及發(fā)表的作者及導(dǎo)師教育經(jīng)歷作者及導(dǎo)師教育經(jīng)歷2006．9．2009．6200電子郵箱教育經(jīng)歷工作經(jīng)歷信號(hào)處Zigbee技術(shù)在機(jī)械振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研呂育作者學(xué)位授予單位北京化工大介紹了ZigBee技術(shù)的特點(diǎn),同時(shí)闡述了信息化餐飲管理的三種模式,提出了一種基于ZigBee統(tǒng)的具體管理模式,對(duì)系統(tǒng)各部分的軟、硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì),并著重闡述了無(wú)線傳感器組網(wǎng)的過(guò)程.研究表明,該無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)組建和數(shù)據(jù)通信的功能.基于ZigBee技術(shù)的點(diǎn)餐系統(tǒng)具有低功耗,低成本,無(wú)線化,通信距離遠(yuǎn)等特點(diǎn).基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和ZigBee協(xié)議特點(diǎn)分析了ZigBee協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)原理、構(gòu)建基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù);采用模塊化方法實(shí)現(xiàn)了ZigBee協(xié)議棧,并結(jié)合傳感器技術(shù)、ZigBee技術(shù)、IEEE802.15.4協(xié)議、路由協(xié)議設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)、ZigBee輸模式;重點(diǎn)探討基于ZigBee技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與應(yīng)用.Zigbee技術(shù)在機(jī)械振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研呂育作者學(xué)位授予單位北京化工大介紹了ZigBee技術(shù)的特點(diǎn),同時(shí)闡述了信息化餐飲管理的三種模式,提出了一種基于ZigBee統(tǒng)的具體管理模式,對(duì)系統(tǒng)各部分的軟、硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì),并著重闡述了無(wú)線傳感器組網(wǎng)的過(guò)程.研究表明,該無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)組建和數(shù)據(jù)通信的功能.基于ZigBee技術(shù)的點(diǎn)餐系統(tǒng)具有低功耗,低成本,無(wú)線化,通信距離遠(yuǎn)等特點(diǎn).基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和ZigBee協(xié)議特點(diǎn)分析了ZigBee協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)原理、構(gòu)建基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù);采用模塊化方法實(shí)現(xiàn)了ZigBee協(xié)議棧,并結(jié)合傳感器技術(shù)、ZigBee技術(shù)、IEEE802.15.4協(xié)議、路由協(xié)議設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)、ZigBee輸模式;重點(diǎn)探討基于ZigBee技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與應(yīng)用.研究-合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版文章使用TETRA集群數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)開放的PEI數(shù)據(jù)端口,與ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)相銜接,可以構(gòu)成一種基于TETRA和ZigBee器網(wǎng)絡(luò).通過(guò)相應(yīng)的研究及實(shí)驗(yàn)證實(shí),該網(wǎng)絡(luò)能夠完成遠(yuǎn)距離、大規(guī)模及低成本的傳感器數(shù)據(jù)傳輸,較好地滿足了某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合的需求.4.學(xué)位論文馬?；赯igBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork，WSN)域研究的熱點(diǎn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以數(shù)據(jù)為中心、自組織、可快速部署等特點(diǎn)，非常適合一些特殊場(chǎng)合的應(yīng)用。<br>ZigBee技術(shù)是一種新興的基于IEEE802.15.4功耗、低速率、低成本等。ZigBee技術(shù)的出現(xiàn)，為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了契機(jī)。<br>本文重點(diǎn)研究了如何采用ZigBee技術(shù)來(lái)搭建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并且利用ZigBee結(jié)構(gòu)。接著，論文闡述了ZigBee技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，本文采用ZigBee技術(shù)作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸載體。以這個(gè)思路為基礎(chǔ)，論文詳細(xì)分析了ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等，并對(duì)ZigBee技術(shù)的組網(wǎng)原理作了詳細(xì)的研究。<br>論文采用從JENNICE公司的JN5121無(wú)線通信模塊及相關(guān)的軟硬件開發(fā)包，設(shè)計(jì)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的流程，并編寫相應(yīng)的程序，實(shí)現(xiàn)了ZigBee測(cè)試。最后，為了說(shuō)明ZigBee系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集和傳輸。傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)集成在節(jié)點(diǎn)上的傳感器模塊，采集溫濕度和電壓數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集網(wǎng)絡(luò)上傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，通過(guò)串口將數(shù)據(jù)直接發(fā)送給上位機(jī)，或者通過(guò)GPRS網(wǎng)、Internet用VC語(yǔ)言和ACESS好地融合了ZigBee技術(shù)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。傳感器網(wǎng)絡(luò)研究-石油礦場(chǎng)機(jī)械在LEACH算法的基礎(chǔ)上,研究了一種基于ZigBee了層次型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂茩C(jī)制和路由機(jī)制以及周期性模式和中斷模式2進(jìn)行傳輸,具有良好的預(yù)警功能.該無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用能夠有效彌補(bǔ)石油鉆井現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有的有線監(jiān)控系統(tǒng)的不足,對(duì)保證鉆井安全生產(chǎn)具有重要意義.6.學(xué)位論文沈澍基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)系統(tǒng)的研制處理技術(shù)等，在軍事、空間探索、醫(yī)療等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。ZigBee技術(shù)，其特點(diǎn)表明了它很適合用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。本文在研究了Ze技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套基于ZigBe的主要工作包括：其次研究了適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的IEEE802.15.4/ZigBee的協(xié)議架構(gòu)，主要包括IEEE802.15.4PHY層和MAC層結(jié)構(gòu)、功能及主要特點(diǎn)：以及ZigBee網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的基本結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)體及其功能。在研究IEEE802.15.4MAC協(xié)議的通信原語(yǔ)以及基于通信原語(yǔ)的組網(wǎng)算法的基礎(chǔ)上，分析了IEEE802.15.4MAC協(xié)議和ZigBee接著介紹了一種基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。給出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案，主