基于基于ZigBee和和WiFi的双模网关设计方案的双模网关设计方案
基于IEEE802.15.4标准的ZigBee协议具有自组织、稳定性好、抗干扰性强、功耗低等优点,主要应用于农业、
工业检测、军事和医疗等方面。但其控制中心多是PC,不能适应野外等特殊环境。WiFi作为一种越来越普及的
无线通信技术,凭借覆盖范围广、无需布线等优点,广泛存在于人们的生产生活中。以此提出一种适应于复杂
环境的双模无线网关设计方案,具有良好的应用性和前瞻性。
1 系统总体结构
系统由ZigBee模块、开发板模块和WiFi模块组成。ZigBee模块中,Coordinator作为ZigBee网络的中心节点,负责控制和监测
ZigBee路由节点,每一个路由节点携带一个传感器,负责把传感器采集的数据发送给Coordinator。开发板模块作为协议转换
的枢纽,用于解析 Coordinator传输的数据。WiFi模块,将开发板解析的数据封装成WiFi帧。这样就实现双模无线网关的转
换,系统结构如图1所示。
图1 系统总体结构
2 无线网关的设计
2.1 ZigBee数据流分析
ZB253002模块是基于CC2530F256芯片,执行ZigBee2007/PRO协议的 ZigBee模块,它具有ZigBee协议的全部特点。其主要
的特点:
①自动组网。所有的模块通电即自动组网,协调器(Coordinator)自动给所有的节点分配地址,不需要用户手动分配地址,
网络加入、应答等专业ZigBee组网流程。
②简单数据传输。ZB253002模块可以理解为“无线的 RS232 连接”,通过串行端口即可在任意节点间进行数据传输。ZigBee模
块有两种数据的传输方式:数据透明传输,只要传送的第一个字节不是0xFE、0xFD 或0xFC,则自动进入数据透明传输方
式;点对点的数据传输方式,数据传输的格式为0xFD(数据传输命令)+ 0x0A(数据长度)+(目标地址)+(数据)。由协
调节点传输给开发板的数据添加以0xFE开头的15字节的节点信息,用来提供给 TI Sensor Monitor,观察网络结构。
Zigbee模块设置命令表如表1所列。
表1 Zigbee模块设置命令表
2.2 通信协调器的设计
Coordinator是整个网关转换和无线传感器网络建立的中心,是数据传输的中心枢纽。因此,Coordinator的设计关系到整个系
统的稳定性和可靠性。Coordinator CC2530采用ZigBee2007协议栈。ZStack是TI公司提供的一种轮询式操作系统,借助于Z-
Stack,Coordinator上电后,首先进行硬件和网络初始化,然后创建3个任务:①ZigBee网络任务,该任务通过Coordinator与
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