《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》課件 第11章 學(xué)生考勤管理系統(tǒng)；第12章 ZigBee 3.0、CC2530節(jié)點(diǎn)與CC2652R雙協(xié)議節(jié)點(diǎn)的通信實(shí)驗(yàn)

第11章學(xué)生考勤管理系統(tǒng)

校園一卡通學(xué)生考勤管理系統(tǒng)由校園一卡通卡、讀卡器節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器組成。（1）讀卡器節(jié)點(diǎn)：是考勤系統(tǒng)的主要設(shè)備，由RFID讀卡電路和ZigBee無(wú)線傳輸電路組成，每個(gè)教室一個(gè)，一個(gè)教學(xué)樓內(nèi)的所有讀卡器節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。只要有一卡通卡進(jìn)入讀卡器天線射頻能量范圍，讀卡器便通過(guò)射頻信號(hào)與一卡通卡通信，讀取一卡通卡卡中的學(xué)生數(shù)據(jù)，并將其傳給服務(wù)器。(2)校園一卡通卡：讀卡器通過(guò)一卡通卡內(nèi)磁力線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流讀取卡內(nèi)信息，完成讀卡操作。（3）服務(wù)器：服務(wù)器通過(guò)串口與一個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)相連，讀卡器節(jié)點(diǎn)讀取的考勤信息傳輸?shù)椒?wù)器，服務(wù)器將考勤信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)。在服務(wù)器上搭建一個(gè)支持Servlet的Web服務(wù)器，使用Java語(yǔ)言對(duì)考勤信息進(jìn)行管理，可以使用Android平板電腦作為服務(wù)器。系統(tǒng)組成（1）學(xué)生進(jìn)入教室后，刷卡考勤，讀卡器節(jié)點(diǎn)讀取學(xué)生考勤信息，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，服務(wù)器將考勤信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)。（2）服務(wù)器上運(yùn)行著一個(gè)基于Web的應(yīng)用程序，對(duì)考勤信息進(jìn)行管理，主要包括以下功能，學(xué)生管理、教師管理、課程管理、考勤信息管理、考勤信息統(tǒng)計(jì)、考勤信息通知等功能。。需求分析M104BPC系列讀寫模塊采用13.56MHZ非接觸射頻技術(shù)，內(nèi)嵌低功耗射頻芯片MFRC522。用戶不必關(guān)心射頻基站的復(fù)雜控制方法，只需通過(guò)簡(jiǎn)單的選定UART接口發(fā)送命令就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)卡片完全的操作。該系列讀寫模塊支持MifareOneS50,S70,FM11RF08及其兼容卡片。M104BPC讀寫模塊1）尋卡，防沖突，選卡成功之后才可以進(jìn)行塊的讀寫以及錢包功能等操作；2）在進(jìn)行塊的讀寫，錢包等相關(guān)操作之前還需要進(jìn)行密鑰認(rèn)證，只有通過(guò)才可以進(jìn)行相應(yīng)操作；3）想將某塊作為錢包功能時(shí)，第一次必須用初始化錢包指令將該塊進(jìn)行初始化；4）在做錢包備份時(shí)，必須在同一扇區(qū)內(nèi)進(jìn)行操作；操作MifareOneS50卡步驟第12章ZigBee3.0

ZigBee聯(lián)盟在2016年5月發(fā)布了ZigBee3.0協(xié)議。ZigBee3.0協(xié)議整合了各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用協(xié)議，解決了不同領(lǐng)域的ZigBee設(shè)備之間的兼容性問(wèn)題，使其能夠真正地互聯(lián)互通。ZigBee3.0簡(jiǎn)化了開發(fā)人員創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和服務(wù)的選擇過(guò)程。它具備了市場(chǎng)上應(yīng)用ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)千萬(wàn)臺(tái)設(shè)備的所有特征，支持智能家居、聯(lián)網(wǎng)照明和其他領(lǐng)域的設(shè)備之間的通信和互操作。ZigBee3.0基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，工作在2.4GHz頻段。ZigBee3.0協(xié)議也增加了更多的產(chǎn)品類型和屬性定義，并且提升了通信安全性和穩(wěn)定性。12.1ZigBee3.0簡(jiǎn)介目前TI公司支持CC2530的ZigBee3.0協(xié)議棧是Z-Stack3.0.2版本，它需要對(duì)應(yīng)的IAR版本建議是10.20.1版本，其他版本不保證兼容性。安裝后，在C:\ZStack302\Projects\zstack\HomeAutomation目錄中存放著有關(guān)智能家居的多個(gè)ZigBee3.0例程12.1.1Z-Stack3.0.2

（1）GenericApp：通用例程。

（2）SampleDoorLock：門鎖例程。

（3）SampleDoorLockController：門鎖控制器例程。

（4）SampleLight：ZigBee3.0燈例程。

（5）SampleSwitch：插座例程。

（6）SampleTemperatureSensor：溫度傳感器例程。

（7）SampleThermostat：恒溫器例程。（8）Source：存放公共代碼的文件夾。HomeAutomation中的文件夾內(nèi)容如下：ZigBee3.0設(shè)備在相互發(fā)送數(shù)據(jù)之前，需要先組建網(wǎng)絡(luò)。BDB（BaseDeviceBehavior，設(shè)備基本行為）是ZigBee的一個(gè)新特性，為各個(gè)ZigBee設(shè)備提供了一套統(tǒng)一的組網(wǎng)機(jī)制。BDB提供了7種組網(wǎng)模式給開發(fā)者使用//CommissioningModes#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_IDDLE0#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_INITIATOR_TL(1<<0)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING(1<<1)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_FORMATION(1<<2)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING(1<<3)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_INITIALIZATION(1<<4)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_PARENT_LOST(1<<5)BDB模式NetworkFormation模式，規(guī)定設(shè)備需要去建立一個(gè)中心信任的安全網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是所有需要加入到網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備都需要經(jīng)過(guò)信任中心的同意才能加入，而協(xié)調(diào)器本身就是這個(gè)信任中心。所有的協(xié)調(diào)器都必須要支持NetworkFormation模式，而對(duì)于路由器來(lái)說(shuō)，這是可選的模式。NetworkFormation模式定義了設(shè)備如何加入到ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，所有需要加入到ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備都必須要支持NetworkSteering模式，包括終端和路由器。NetworkSteering模式ZigBee3.0是使用Cluster（簇）來(lái)描述設(shè)備的功能的。每種設(shè)備都有各自的功能，都有各自的一系列Clusters。發(fā)現(xiàn)與綁定是指ZigBee設(shè)備的Cluster之間的相互發(fā)現(xiàn)、相互綁定。所有的ZigBee設(shè)備都必須要支持FindingandBinding模式。FindingandBinding模式BDB組建網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要函數(shù)是bdb_StartCommissioning（），通常情況下使用下面的代碼就能完成BDB組建網(wǎng)絡(luò)。

（1）讓協(xié)調(diào)器創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，代碼如下：bdb_StartCommissioning(BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_FORMATION|BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING）

（2）路由器或終端設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)中，代碼如下：bdb_StartCommissioning(BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING|BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING）

BDB組建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序使用bdb_RegisterCommissioningStatusCB（）函數(shù)注冊(cè)BDB回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)中將接收有關(guān)BDB執(zhí)行結(jié)果的通知。應(yīng)用程序可以在收到某個(gè)通知后進(jìn)行處理。例如，終端設(shè)備可以在加入網(wǎng)絡(luò)失敗后試著重新加入網(wǎng)絡(luò)。下面是一段BDB回調(diào)函數(shù)zclGenericApp_ProcessCommissioningStatus(）中的代碼，作用是如果終端節(jié)點(diǎn)執(zhí)行BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING模式成功則觸發(fā)事件GENERICAPP_SEND_MSG_EVT發(fā)送數(shù)據(jù)，如果失敗則觸發(fā)事件SAMPLEAPP_REJOIN_EVT重新加入網(wǎng)絡(luò)。BDB回調(diào)函數(shù)ZigBee聯(lián)盟在AF層與應(yīng)用層之間添加了ZCL層，其最大的作用就是實(shí)現(xiàn)了各種ZigBee設(shè)備的互聯(lián)互通。ZCL（ZigbeeClusterLibrary，簇庫(kù)）定義了ZigBee設(shè)備的各種應(yīng)用（Profile）、設(shè)備（Device）、簇群（Cluster）、屬性和命令，這些定義均由ZigBee聯(lián)盟統(tǒng)一制定。ZigBee聯(lián)盟各個(gè)廠商在開發(fā)ZigBee設(shè)備時(shí)遵循這些定義，便實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通了，ZCL是ZigBee3.0的核心內(nèi)容之一。ZigBee聯(lián)盟定義了許多標(biāo)準(zhǔn)的Cluster，可供所有開發(fā)者使用，每個(gè)應(yīng)用程序都支持一定數(shù)量的簇集(Clusters)?？梢詫⒋丶暈榘詈蛯傩缘膶?duì)象。12.2ZCL

TI的SimpleLinkMCU平臺(tái)是一個(gè)資源豐富、使用廣泛的平臺(tái)，通過(guò)將一套穩(wěn)健耐用的硬件、軟件和工具在單一開發(fā)環(huán)境中集成，該平臺(tái)可加快產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)程?；隍?qū)動(dòng)、框架和數(shù)據(jù)庫(kù)等共享基礎(chǔ)，SimpleLinkMCU平臺(tái)全新的軟件開發(fā)套件（SDK）以100%的代碼重用率實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展性，從而縮短了設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間，并允許開發(fā)人員在不同的產(chǎn)品中重復(fù)利用此前的投入。SimpleLinkMCU平臺(tái)12.4CC2530節(jié)點(diǎn)與CC2652R雙協(xié)議節(jié)點(diǎn)的通信實(shí)驗(yàn)TI的SimpleLinkMCU平臺(tái)是一個(gè)資源豐富、使用廣泛的平臺(tái)，通過(guò)將一套穩(wěn)健耐用的硬件、軟件和工具在單一開發(fā)環(huán)境中集成，該平臺(tái)可加快產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)程。基于驅(qū)動(dòng)、框架和數(shù)據(jù)庫(kù)等共享基礎(chǔ)，SimpleLinkMCU平臺(tái)全新的軟件開發(fā)套件（SDK）以100%的代碼重用率實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展性，從而縮短了設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間，并允許開發(fā)人員在不同的產(chǎn)品中重復(fù)利用此前的投入。SimpleLinkMCU平臺(tái)多協(xié)議無(wú)線MCU允許用戶在遠(yuǎn)距離Sub-1GHz網(wǎng)絡(luò)中使用低功耗Bluetooth，或在低功耗Bluetooth中使用Zigbee，或使用其他無(wú)線協(xié)議組合。多協(xié)議無(wú)線MCUCC2652R是一款多協(xié)議無(wú)線2.4GHzMCU，面向Thread、Zigbee、低功耗Bluetooth5、IEEE802.15.4g和TI15.4-Stack等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。CC2652R是具有成本效益、超低功耗、2.4GHz和低于1GHz射頻SimpleLinkMCU平臺(tái)中的一員。非常低的有源射頻和微控制器(MCU)電流以及低于1μA的睡眠電流和高達(dá)80KB并受奇偶校驗(yàn)保護(hù)的RAM?？商峁┳吭降碾姵貕勖?，并支持依靠小型紐扣電池在