江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)-網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)

1、江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)-網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)-網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)摘 要江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)是為江河等水利工程及相關(guān)區(qū)域提供實(shí)時(shí)水訊信息，以供水利管理人員進(jìn)行決策。隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于Zigbee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸成為了研究熱點(diǎn)之一。本課題研究主題是江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)。首先，通過(guò)查詢文獻(xiàn)，了解到江河物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)的整體研究背景和研究意義，并分析了江河物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)所涉及到的基礎(chǔ)理論以及工作原理，并對(duì)此進(jìn)行總結(jié)，其次，根據(jù)無(wú)線廣域網(wǎng)（WSN）的定義，基于Zigbee無(wú)線通信技術(shù)，再掌握Z(yǔ)igBee傳輸協(xié)議之后，在設(shè)計(jì)了協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)監(jiān)

2、測(cè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)架構(gòu)，進(jìn)而設(shè)計(jì)硬件部分。，最后，對(duì)江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸部分包括硬件和軟件層聯(lián)合進(jìn)行調(diào)試實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論并分析。該系統(tǒng)的成功測(cè)試表現(xiàn)出該傳輸部分穩(wěn)定和快速的優(yōu)勢(shì)，能夠及時(shí)采集水位數(shù)據(jù)并及時(shí)處理數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，在對(duì)江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)中扮演者不可替代的角色。 關(guān)鍵詞：防汛預(yù)警；物聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)傳輸 Flood Prevention and Early Warning System - Network Transmission DesignAbstractThe early warning system is to provide real-time water informa

3、tion for water conservancy projects such as rivers and related areas for water conservancy managers to make decisions. With the development of wireless sensor networks, zigbee-based wireless sensor networks have gradually become one of the research hotspots.The research topic of this paper is the ne

4、twork transmission design of the flood control early warning system.First of all, through literature review, we understand the overall research background and significance of the early warning system, and analyze the basic theory and working principle of the network transmission design of the early

5、warning system, and summarize it.Secondly, according to the definition of wireless wide area network (WSN), based on Zigbee wireless communication technology, after mastering the Zigbee transmission protocol, the network structure of the coordination node was designed, the system architecture of the

6、 monitoring coordination node was designed according to the network structure, and then the hardware part was designed.Finally, the network transmission part of the flood control early warning system including the hardware and software layer of the joint debugging experiment, draw conclusions and an

7、alysis.The successful test of the system shows the advantages of stability and speed of the transmission part, which can timely collect water level data and timely process data to be transmitted to the server, and plays an irreplaceable role in the early warning system for flood control and wut.Keyw

8、ords: Flood prevention and early warning; The Internet of things; Network transmission目 錄一、緒論1（一）研究背景及意義1（二）國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2（三）研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排3二、網(wǎng)絡(luò)傳輸原理分析3（一）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)3（二）ZigBee技術(shù)綜述5三、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)7（一）硬件設(shè)計(jì)7（1）協(xié)調(diào)器CC25307（2）ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)8（二）軟件設(shè)計(jì)9（1）ZigBee終端節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)9（2）ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)10四、實(shí)驗(yàn)與測(cè)試11五、總結(jié)14參考文獻(xiàn)15致謝16附錄16一、緒論（一）研究背景

9、及意義微電子學(xué)和無(wú)線通信領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展允許創(chuàng)建一種稱為傳感節(jié)點(diǎn)（有時(shí)也稱為微粒）的新型設(shè)備。這些傳感節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)通常由微處理器，存儲(chǔ)器，傳感器，以及某些功能的執(zhí)行器和無(wú)線收發(fā)器所構(gòu)成，這里指的無(wú)線收發(fā)器能夠與形成智能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（WSN）的其他類似節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。 WSN的概念在很多領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。從建筑物和結(jié)構(gòu)的監(jiān)視到對(duì)自然事件（如地震活動(dòng)或生態(tài)系統(tǒng)行為）的科學(xué)研究，可以使用WSN監(jiān)視可能有用的各種監(jiān)視現(xiàn)象。WSN的使用提供了優(yōu)于傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：更低的安裝和維護(hù)成本，更大的靈活性以及移動(dòng)性的可能性。這些優(yōu)勢(shì)可以幫助提高傳統(tǒng)監(jiān)視應(yīng)用程序的效率，甚至為創(chuàng)建全新的應(yīng)用程序創(chuàng)造機(jī)會(huì)。監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)以

10、支持水利工程管理是WSN概念可以成功應(yīng)用的領(lǐng)域之一。全球水利工程的一系列問(wèn)題使得必須采用有效方法對(duì)水訊進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，這不僅有助于提高水利生產(chǎn)率，還能維護(hù)該區(qū)域的生態(tài)平衡?，F(xiàn)在，水通常是寶貴的資源，但任何事物都有兩面性，水也具有危害，例如江河水域一旦出現(xiàn)汛期都可能對(duì)周圍的生態(tài)造成嚴(yán)重的危害，給該水域的工業(yè)、農(nóng)業(yè)造成影響，更有可能危害人的生命。當(dāng)前水文信息的監(jiān)測(cè)和預(yù)警在我國(guó)一直非常被關(guān)注，但監(jiān)測(cè)技術(shù)與方式仍相對(duì)落后。在偏遠(yuǎn)的水域地區(qū)，水文數(shù)據(jù)仍然使用傳統(tǒng)方法來(lái)識(shí)別和分析并評(píng)估水文環(huán)境，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行一點(diǎn)程度上的預(yù)測(cè)，對(duì)可能出現(xiàn)的不利情況進(jìn)行預(yù)警。過(guò)多的人為因素參與，即使不符合現(xiàn)代水文監(jiān)測(cè)的要求，

11、仍然可以看到大量數(shù)據(jù)的變化規(guī)律；但是不可忽視的是，過(guò)多人為性質(zhì)的處理數(shù)據(jù)，相當(dāng)費(fèi)時(shí)且困難，并且可能數(shù)據(jù)的測(cè)量方法依舊存在一些缺點(diǎn)和難點(diǎn)，以致于無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這最終導(dǎo)致無(wú)法全面的、客觀的表達(dá)出水文信息變化的規(guī)律和實(shí)際的情況，對(duì)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)無(wú)法做出及時(shí)的判斷和預(yù)測(cè)。本課題所研究的江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)正式為了應(yīng)對(duì)這類問(wèn)題，通過(guò)該系統(tǒng)，能有效地對(duì)水文信息進(jìn)行實(shí)時(shí)關(guān)注，特別是在防汛的角度能有效的起到預(yù)警的作用，而無(wú)論是監(jiān)測(cè)和預(yù)警，這些過(guò)程都需要數(shù)據(jù)的傳遞，該預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)就顯得格外重要。WSN的應(yīng)用非常流行，常用無(wú)線技術(shù)主要包括所使用的無(wú)線技術(shù)是GPRS，數(shù)字無(wú)線電臺(tái)，移動(dòng)通信，衛(wèi)星通信等，

12、但是它們都存在局限性。現(xiàn)在ZigBee技術(shù)越發(fā)成熟，相比其他幾種方法，ZigBee技術(shù)擁有巨大優(yōu)勢(shì)。ZigBee技術(shù)在江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)中可以滿足水文監(jiān)測(cè)信息化和網(wǎng)絡(luò)化的需求，擁有成本低，功耗低，穩(wěn)定性好，易于使用的優(yōu)勢(shì)，并且覆蓋范圍大，為江河防汛的監(jiān)測(cè)和預(yù)警技術(shù)的未來(lái)給出了一些具體參考。 （二）國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)研究有關(guān)的國(guó)家數(shù)量不少，美國(guó)和日本是在該領(lǐng)域中有杰出成果的國(guó)家。美國(guó)所一直研究的依靠通信進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)是相對(duì)先進(jìn)的，特別是自動(dòng)水文監(jiān)測(cè)和衛(wèi)星通信監(jiān)測(cè)都被廣泛使用。隨著無(wú)線傳感器與通信技術(shù)發(fā)展，SUTRON企業(yè)被授權(quán)深度開發(fā)新型水文防汛預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用極為先進(jìn)的

13、無(wú)線傳感技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)大型水體的環(huán)境信息。數(shù)據(jù)傳遞的方法有利于和側(cè)重于監(jiān)測(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，該網(wǎng)絡(luò)完成水文數(shù)據(jù)的處理過(guò)程。除了美國(guó)外，日本作為島國(guó)，對(duì)水文信息的監(jiān)測(cè)和預(yù)警也很成熟，只不過(guò)很多的預(yù)警信息是針對(duì)海洋區(qū)域。日本使用優(yōu)秀的傳感監(jiān)測(cè)設(shè)備，利用穩(wěn)定的傳輸方法來(lái)傳輸水文數(shù)據(jù)。同時(shí)，日本在其內(nèi)陸地區(qū)已經(jīng)建設(shè)好了大量的雷達(dá)雨量監(jiān)測(cè)站，地面水量監(jiān)測(cè)站和江河的水位站，以在其整個(gè)大陸地范圍內(nèi)記錄水文信息。監(jiān)測(cè)中心依靠遙測(cè)系統(tǒng)傳輸水文數(shù)據(jù)。全國(guó)范圍內(nèi)的水閘信息收集非?？焖?，他才能實(shí)時(shí)播報(bào)，監(jiān)控中心亦可隨便知道水閘站的狀態(tài)并進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，最終能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人監(jiān)守，該系統(tǒng)的成功應(yīng)該處于該行業(yè)的前列。國(guó)外在研究江河

14、防汛預(yù)警方面一直走在前面，無(wú)論系統(tǒng)集成還是使用系統(tǒng)設(shè)備和技術(shù)手段，都是相對(duì)完整和可靠的，通信技術(shù)也在不斷發(fā)展。該方法確保了監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是可靠和準(zhǔn)確的。對(duì)比與外國(guó)的情況，江河防汛預(yù)警的研究在國(guó)內(nèi)是落后的。它主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段，開發(fā)階段和網(wǎng)絡(luò)階段，即處理水文信息資源，以達(dá)到信息化要求。開發(fā)階段最早始于1980年代末，這個(gè)時(shí)間段傳感器技術(shù)剛開始進(jìn)入發(fā)展的快車道，研究員主要是研究如何收集水文數(shù)據(jù)。在1990年代末，傳感器技術(shù)，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)行業(yè)的迅猛升溫，江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)已逐步進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)階段，以適應(yīng)江河防汛和預(yù)警的需要，并在此基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)臐M足區(qū)域內(nèi)水資源的調(diào)度需求，使其在江河防汛預(yù)警方面

15、的建設(shè)更加的智能化。我國(guó)水利部早在2006年就對(duì)江河防汛預(yù)警有了更高的要求，并提出了新的發(fā)展思路。通過(guò)水利部向各省市的水文信息網(wǎng)絡(luò)傳輸，水文信息的自動(dòng)收集，傳輸，接收，處理和分析，以信息化的方式進(jìn)一步發(fā)展了防洪和防洪預(yù)報(bào)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的水訊預(yù)警系統(tǒng)。我國(guó)目前雖然在江河防汛預(yù)警的方面一直在發(fā)展，但是盡管取得了一些進(jìn)展，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有比較長(zhǎng)的距離。系統(tǒng)尚未完善，信息收集，傳輸方法和技術(shù)相對(duì)不能滿足當(dāng)今快速，準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求。（三）研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排本課題主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解相關(guān)江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸部分的工作原理，并對(duì)其中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式進(jìn)行總結(jié)。（2）

16、根據(jù)無(wú)線廣域網(wǎng)（WSN）的定義，掌握Z(yǔ)igBee傳輸協(xié)議，然后設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。（3）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)架構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)整體硬件方案。（4）設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的硬件電路并繪制原理圖。（5）根據(jù)硬件的連接方式，設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件程序的編寫。（6）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，并對(duì)調(diào)試結(jié)果分析總結(jié)，優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文一共分為五個(gè)章節(jié)對(duì)江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述：第一章，介紹了江河物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)的整體研究背景和研究意義，并分析了該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸部分所設(shè)計(jì)到的基礎(chǔ)理論以及工作原理，并對(duì)此進(jìn)行總結(jié)；然后說(shuō)明本文的研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排。第二章，對(duì)該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸部分所涉及到的原

17、理進(jìn)行分析。其中主要是無(wú)線廣域網(wǎng)（WSN）和基于Zigbee的無(wú)線通信技術(shù)。 第三章，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括總體的架構(gòu)，還有硬件和軟件層方面。第四章，結(jié)合硬件和軟件層兩個(gè)方面進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論并分析。第五章，對(duì)本課題的設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。二、網(wǎng)絡(luò)傳輸原理分析本章節(jié)主要研究和分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，以及介紹了Zig Bee技術(shù)背后涉及的相關(guān)原理等。（一）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在通信領(lǐng)域，一直有一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)，就是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的體系結(jié)構(gòu)，WSN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由傳感器終端節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)（又稱匯聚節(jié)點(diǎn)）、管理節(jié)點(diǎn)組成，通常系統(tǒng)組織的結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示。圖2-1 無(wú)

18、線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由圖2-1表述的可以知道，WSN的運(yùn)行工作模式是這樣的：在監(jiān)控區(qū)域（Sensor Field）內(nèi)或監(jiān)測(cè)區(qū)域附近存在著像許多的傳感器節(jié)點(diǎn)，并且這些傳感器節(jié)點(diǎn)是被混亂無(wú)序的安置的，它們通過(guò)自由聯(lián)系的形式而形成某個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。傳感器節(jié)點(diǎn)將對(duì)各種將要被檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行感知，再經(jīng)過(guò)一些中間傳感器節(jié)點(diǎn)處理，以逐級(jí)跳躍的形式往某一方向傳輸，在這個(gè)過(guò)程中經(jīng)監(jiān)測(cè)而得到的一些數(shù)據(jù)是很有可能被多個(gè)或多級(jí)的傳感器節(jié)點(diǎn)處理，最后這些數(shù)據(jù)在以特定方式傳輸且統(tǒng)一匯聚在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的匯聚節(jié)點(diǎn)處；如果匯聚節(jié)點(diǎn)與終端用戶處（也就是管理節(jié)點(diǎn)處）距離比較長(zhǎng)的時(shí)候，則在兩者之間可以搭設(shè)一個(gè)通訊橋梁，這個(gè)通訊橋梁可以是一些網(wǎng)絡(luò)

19、通訊傳輸方式，例如傳統(tǒng)的衛(wèi)星通訊、普遍的Internet互聯(lián)網(wǎng)、2/3/4G移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)等等，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)傳輸和聚合最后到網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)處，而處于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)最后終端處的管理員則依靠在管理節(jié)點(diǎn)的一些管理軟件或是app就能夠?qū)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)或是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行各種配置，以便于日常管理和發(fā)布新任務(wù)。綜上所述的信息，可以得知一個(gè)傳統(tǒng)典型的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由3個(gè)大的部分組成，分別是前端的傳感器，起到采集和檢測(cè)數(shù)據(jù)的作用，在中間層是一個(gè)傳輸和感知的層級(jí)或小系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，最后的末端是終端控制層也就是用戶層。如果單單只分析傳感器這一塊，那么考慮到傳感器節(jié)點(diǎn)是具有多種功能的，根據(jù)它們之間的差異性，將它統(tǒng)一分為

20、四個(gè)小的模塊，即前端的傳感器模塊、起存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)功能的處理器（帶存儲(chǔ)器）模塊以及擔(dān)當(dāng)傳輸作用的通信傳輸模塊，除此之外還有為各個(gè)部分進(jìn)行供電的電源模塊。最開始的時(shí)候是通過(guò)傳感器收集監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)，將初始得模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后傳送給后續(xù)數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理，內(nèi)存執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸，電源模塊向上述每個(gè)模塊提供能量。一般來(lái)說(shuō)，由于監(jiān)控環(huán)境的多因素，電池電源將會(huì)被單獨(dú)進(jìn)行選型，一般以干電池為主。圖2-2傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)當(dāng)前在無(wú)線通信領(lǐng)域，已經(jīng)有著許多成熟的且應(yīng)用廣泛的各種技術(shù)，如果從通信傳輸距離的角度進(jìn)行分析，則能夠?qū)⑵浞殖啥叹嚯x和長(zhǎng)距離兩大類：一前者指的是例如Zigbee、wifi、藍(lán)牙等，后者主要

21、指的是低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)（LPWAN）。表2-1常用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表由上表可以分析得到，ZigBee對(duì)比于其它幾種技術(shù)，優(yōu)勢(shì)較為明顯，其資源消耗較小，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本比較低；ZigBee系統(tǒng)容量大，能容納 65000 個(gè)節(jié)點(diǎn)；另外，它的功耗非常低，利用電池供電，能運(yùn)營(yíng)624個(gè)月，十分可靠。利用 ZigBee技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，這對(duì)于本課題所研究的江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)是非常適合的，下文將對(duì)ZigBee進(jìn)行詳細(xì)介紹。（二）ZigBee技術(shù)綜述參照Z(yǔ)igBee的定義，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，ZigBee是無(wú)線通信技術(shù)里面短距離通信的一種，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類似于CDMA、GSM這種，ZigBee的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)里面的具有數(shù)字信號(hào)傳輸

22、功能的模塊就相當(dāng)于一個(gè)移動(dòng)通訊網(wǎng)的基站。ZigBee技術(shù)相比其他無(wú)線技術(shù)，其采取了IEEE802.15.4強(qiáng)有力的無(wú)線物理層（參見圖2-3），圖2-3 與其他無(wú)線技術(shù)比較除此之外，ZigBee還有MAC、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用和應(yīng)用匯聚層等等，如圖2-4。 圖2-3 ZigBee技術(shù)協(xié)議的結(jié)構(gòu)從圖2-3可以知道，整個(gè)協(xié)議結(jié)構(gòu)的主要分為IEEE802.15.4協(xié)議部分以及ZigBee聯(lián)盟的部分。前者包含了MAC與PHY兩個(gè)層級(jí)，其中PHY又分為數(shù)據(jù)層和管理層，數(shù)據(jù)層所涉及到的服務(wù)是依靠的無(wú)線物理路徑完成的，該路徑中的被傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)單元能夠不斷的被進(jìn)行發(fā)送以及接收這兩個(gè)過(guò)程。MAC跟PHY類似，也都涉及到兩

23、種服務(wù)，一種是數(shù)據(jù)服務(wù)，一種是管理服務(wù)，管理服務(wù)主要是為數(shù)據(jù)服務(wù)做支撐和控制，而在數(shù)據(jù)服務(wù)的過(guò)程中，所涉及到的信息主要就是協(xié)議數(shù)據(jù)單元，該信息依賴于PHY的信息傳輸功能。ZigBee聯(lián)盟里有一個(gè)重要的網(wǎng)絡(luò)層，它的作用就是保障無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)能穩(wěn)定連接、對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行控制以及維護(hù)通信傳輸時(shí)的網(wǎng)絡(luò)安全。ZigBee聯(lián)盟里的應(yīng)用層則是給出了一些具體的模型，這些模式主要指的是應(yīng)用框架之類的，這有利于ZigBee無(wú)線通信進(jìn)一步的深層次的做研究和應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，ZigBee的網(wǎng)絡(luò)主要分為三種類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星形網(wǎng)絡(luò)、樹形網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)，如下圖2-4所示。圖2-4 ZigBee三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)采用Z

24、igBee無(wú)線通信進(jìn)行組網(wǎng)，然后設(shè)計(jì)開發(fā)方案。通過(guò)3個(gè)ZigBee進(jìn)行局域網(wǎng)組網(wǎng)，其中2個(gè)為子節(jié)點(diǎn)采集和傳輸水位信息，1個(gè)子節(jié)點(diǎn)采集三個(gè)水位信息，1個(gè)為協(xié)調(diào)器接受各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理并發(fā)送給服務(wù)器。每個(gè)子節(jié)點(diǎn)由ZigBee無(wú)線模塊和水位監(jiān)測(cè)傳感器組成，水位檢測(cè)傳感器采用水位傳感器模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)水位檢測(cè)，2個(gè)子節(jié)點(diǎn)電源由電源板統(tǒng)一供電，穩(wěn)壓芯片采用MP1584。協(xié)調(diào)器部分分為ZigBee部分，4G模塊，SIM7000C作為GNSS定位和網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信，蜂鳴器報(bào)警部分，按鍵設(shè)置報(bào)警水位，協(xié)調(diào)器可調(diào)節(jié)報(bào)警水位值，報(bào)警數(shù)值由OLED顯示，處理數(shù)據(jù)后上傳服務(wù)器并可根據(jù)采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)報(bào)警?；赯igBee的網(wǎng)絡(luò)傳

25、輸部分系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖3-1所示：圖3-1 網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（一）硬件設(shè)計(jì)（1）協(xié)調(diào)器CC2530ZigBee終端節(jié)點(diǎn)是ZigBee整個(gè)無(wú)線模塊的硬件核心部分。具體來(lái)說(shuō)， RF與電子標(biāo)簽將會(huì)進(jìn)行信息之間的傳輸交換，同樣的道理，RF還會(huì)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)存在著數(shù)據(jù)通信，而ZigBee終端節(jié)點(diǎn)在這兩個(gè)環(huán)節(jié)中扮演者一個(gè)控制和協(xié)調(diào)者的身份。在ZigBee終端節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電路原理圖中，正弦時(shí)鐘信號(hào)是頻率為32MHz的晶振所發(fā)出的，這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)串行端口與RF相連。終端節(jié)點(diǎn)主芯片為CC2530，特別是它具有超低功耗的優(yōu)勢(shì)，這尤其適用于各種需要低功耗的情況和場(chǎng)景。除此之外，它的核心電壓通常維持在23.6V，還有

26、一個(gè)8位MCU和12位的ADC，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器大小則為8KB，八個(gè)可輸入線程，一個(gè)MAC計(jì)時(shí)器、16位和8位計(jì)時(shí)器各一個(gè)。下圖3-2是協(xié)調(diào)器硬件電路圖。圖3-2 協(xié)調(diào)器CC2530主要核心電路圖（2）ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)ZigBee的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)一般有兩個(gè)作用：第一個(gè)就是將終端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)串行端口傳輸?shù)街饔?jì)算機(jī)，即計(jì)算處理單元。第二個(gè)作用就是在第一個(gè)作用所操作的過(guò)程中，再將主機(jī)計(jì)算機(jī)發(fā)布的命令再傳輸回去終端中。CC2530電平為TTL，上位機(jī)的通信電平為EIA，所以采用Max-232芯片來(lái)確保系統(tǒng)的有效通信，如下圖3-3所示。圖3-3 MAX232芯片電平轉(zhuǎn)換示意圖（二）軟件設(shè)計(jì)（1）

27、ZigBee終端節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)ZigBee終端節(jié)點(diǎn)的主要功能是在收到主機(jī)計(jì)算機(jī)的命令后，收集電子標(biāo)簽里面的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)傳輸至協(xié)調(diào)器中。終端節(jié)點(diǎn)通電后，會(huì)有個(gè)初始化的過(guò)程，接著會(huì)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，請(qǐng)求進(jìn)入已經(jīng)配置好的ZigBee網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。接下來(lái)若順利的進(jìn)入大網(wǎng)絡(luò)后，隨即會(huì)切換到低功耗狀態(tài)，并隨時(shí)準(zhǔn)備接受上層發(fā)出的命令。終端節(jié)點(diǎn)cpu部分讀取RF里面的數(shù)據(jù)，把已經(jīng)識(shí)別出來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)無(wú)線模塊的傳遞到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，最后是經(jīng)過(guò)串行端口發(fā)送到主機(jī)再做下一步處理。整個(gè)運(yùn)行的流程圖如下圖3-4所示。圖3-4 ZigBee終端節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)流程圖（2）ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)將ZigBee中的協(xié)議棧用

28、于無(wú)線通信的傳輸，該協(xié)議棧協(xié)議基于旋轉(zhuǎn)查詢的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。協(xié)調(diào)程序節(jié)點(diǎn)通電后，硬件將被初始化，除之之外協(xié)議堆棧也會(huì)被恢復(fù)初始狀態(tài)，掃描所有的傳輸通道并進(jìn)行比較性的選擇，優(yōu)先選擇空閑或者負(fù)載較小的的通道，然后再設(shè)置ZigBee網(wǎng)絡(luò)。如果節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的命令，則可以被上層控制中心分配l6位短址，并在該短址等待主機(jī)計(jì)算機(jī)命令。圖3-5 ZigBee協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計(jì)流程圖四、實(shí)驗(yàn)與測(cè)試本設(shè)計(jì)的ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧程序基于IAR平臺(tái)開發(fā)，利用IAR編譯軟件可以很方便的對(duì)協(xié)議棧程序進(jìn)行在線仿真調(diào)試。如圖4-1所示為使用IAR平臺(tái)進(jìn)行Z-Stack協(xié)議棧調(diào)試的界面，通過(guò)下拉菜單可以選擇該

29、程序?yàn)榻K端、路由器、協(xié)調(diào)器三種不同功能的ZigBee節(jié)點(diǎn)，這是通過(guò)改變協(xié)議棧中設(shè)備類型的宏定義從而使協(xié)議棧各層執(zhí)行不同的代碼實(shí)現(xiàn)的。圖4-1 Z-Stask協(xié)議棧調(diào)試使用USB Dongle 抓包器和TI公司的Packet_ Sniffer 抓包軟件，可以捕捉空氣中的ZigBee無(wú)線數(shù)據(jù)包，有助于ZigBee協(xié)議棧的調(diào)試和加深對(duì)理論知識(shí)的理解。打開Packet_Sniffer抓包軟件并連接抓包器，將終端、路由器、協(xié)調(diào)器協(xié)議棧程序分別下載到對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的CC2530芯片中，本設(shè)計(jì)調(diào)試時(shí)使用兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)、一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)、一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)；首先啟動(dòng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，通過(guò)抓包軟件可以看到，ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)送了

30、一幀信標(biāo)請(qǐng)求幀，若此時(shí)周圍存在全功能節(jié)點(diǎn)則將會(huì)回復(fù)信標(biāo)幀，協(xié)調(diào)器通過(guò)這些信標(biāo)幀用來(lái)判斷周圍的網(wǎng)絡(luò)情況，為創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)做準(zhǔn)備。協(xié)調(diào)器創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)成功以后，就會(huì)每隔一段時(shí)間（默認(rèn)設(shè)置為15s）發(fā)送一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)幀，這個(gè)幀里面攜帶了協(xié)調(diào)器的地址0x0000，以及它創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)的PAN ID。由ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論知識(shí)結(jié)合抓包軟件圖4-2可以直觀的看出，終端節(jié)點(diǎn)和路由器節(jié)點(diǎn)在入網(wǎng)之前的行為相同，都會(huì)一直發(fā)送信標(biāo)請(qǐng)求幀，若此時(shí)周圍存在全功能節(jié)點(diǎn)則將會(huì)回復(fù)信標(biāo)幀，需要入網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)拿到這些信標(biāo)幀用來(lái)判斷周圍的網(wǎng)絡(luò)情況，根據(jù)這些信標(biāo)幀中的信號(hào)強(qiáng)度等指標(biāo)選擇最佳的父節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求加入網(wǎng)絡(luò)。新節(jié)點(diǎn)通過(guò)信號(hào)質(zhì)量等標(biāo)準(zhǔn)選

31、擇好合適的父節(jié)點(diǎn)并決定入網(wǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)送一個(gè)包含本節(jié)點(diǎn)MAC地址的數(shù)據(jù)幀給父節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求加入網(wǎng)絡(luò)；父節(jié)點(diǎn)收到請(qǐng)求后由硬件回復(fù)應(yīng)答幀；然后新節(jié)點(diǎn)再向該父節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀，要求父節(jié)點(diǎn)將為其隨機(jī)分配的網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送給新節(jié)點(diǎn)；父節(jié)點(diǎn)收到請(qǐng)求后由硬件回復(fù)應(yīng)答幀，接著把隨機(jī)分配的網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)給新節(jié)點(diǎn)；由于此時(shí)新加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)還不知道自己的網(wǎng)絡(luò)地址是多少，所以在指定目標(biāo)地址的時(shí)候使用MAC地址；子節(jié)點(diǎn)收到自己的網(wǎng)絡(luò)地址后由硬件回復(fù)應(yīng)答幀；新的節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后會(huì)向整個(gè)PAN網(wǎng)絡(luò)廣播自己的網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)宣告入網(wǎng)。圖4-2 ZigBee節(jié)點(diǎn)通信抓包分析終端節(jié)點(diǎn)和路由器節(jié)點(diǎn)在入網(wǎng)后的行為是不同的。在入網(wǎng)后，終端節(jié)點(diǎn)每隔一段時(shí)間會(huì)給

32、它的父節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求幀，以此來(lái)告知其父節(jié)點(diǎn)自己仍然在本網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)父節(jié)點(diǎn)接收到其子節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求幀后，會(huì)由底層硬件自動(dòng)回復(fù)一個(gè)應(yīng)答幀。而路由器節(jié)點(diǎn)作為全功能設(shè)備，允許新的節(jié)點(diǎn)加入本網(wǎng)絡(luò)，故其在入網(wǎng)后將會(huì)像協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)那樣每隔一段時(shí)間發(fā)送網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)幀，以便別的設(shè)備發(fā)現(xiàn)本節(jié)點(diǎn)和所在網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)捕捉到的無(wú)線數(shù)據(jù)包可以看出，網(wǎng)絡(luò)地址為0x0000（即協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)）的設(shè)備廣播了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)幀，另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址為0x52EA向網(wǎng)絡(luò)廣播網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)幀的節(jié)點(diǎn)顯然為路由器節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)地址為0x72A7的終端2向其父節(jié)點(diǎn)0x52EA路由器發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求幀，網(wǎng)絡(luò)地址為0x65DE的終端1向其父節(jié)點(diǎn)0x0000協(xié)調(diào)器發(fā)

33、送數(shù)據(jù)請(qǐng)求幀。故當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4-3所示。圖4-3 調(diào)試節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過(guò)發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸設(shè)計(jì)，如圖4-4。void SampleApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt ) uint16 flashTime; switch ( pkt-clusterId ) case SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID: HalUARTWrite(0,I get datan,11); HalUARTWrite(0,&pkt-cmd.Data0,11);/串口1 獲取的數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 break; case

34、SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID: flashTime = BUILD_UINT16(pkt-cmd.Data1, pkt-cmd.Data2 ); HalLedBlink( HAL_LED_4, 4, 50, (flashTime / 4) ); break; 程序詳細(xì)代碼見附錄。 圖4-4 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收示意圖 圖4-5 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)圖五、總結(jié)本課題的研究對(duì)象是江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)，通過(guò)大量查閱文獻(xiàn)，對(duì)江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸部分所涉及到的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和相關(guān)原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹與分析。經(jīng)過(guò)實(shí)際的調(diào)研搜索，該網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要以基于ZigBee的無(wú)線傳感技術(shù)

35、為主，系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為硬件和軟件兩個(gè)層面。在掌握Z(yǔ)igBee傳輸協(xié)議后，設(shè)計(jì)了協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)架構(gòu)，進(jìn)而設(shè)計(jì)硬件部分。最后對(duì)江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠布蛙浖勇?lián)合進(jìn)行調(diào)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明該網(wǎng)絡(luò)傳輸能正常使用，并且表現(xiàn)出該傳輸部分穩(wěn)定和快速的優(yōu)勢(shì)，能夠及時(shí)采集水位數(shù)據(jù)并及時(shí)處理數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，這在對(duì)江河防汛物聯(lián)預(yù)警系統(tǒng)中扮演者不可替代的角色。參考文獻(xiàn)1 Zujue Chen,Qiuyue Guo,Zhan Shi.Design of WSN node for water pollution remote monitoringJ.Telecommunic

36、ation systems: Modeling, Analysis, Design and Management,2013,53(1):155-162.2 1王可心.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用探析J.環(huán)境與發(fā)展,2019,31(09):162-163.3 Vicente J, Rui R, Rui N. GolfSense: A golf course WSN monitoring applicationC/ 2010.4 儲(chǔ)偉. W水庫(kù)防汛通信預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度管理研究D. 2018.5 劉經(jīng)緯. ZigBee在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)J. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2017(2):89-89.

37、6 何嘉莉. 城市內(nèi)澇在線監(jiān)控與信息服務(wù)數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化布置研究D. 華南理工大學(xué), 2014.7 劉清松, 劉揚(yáng), 杜萌, et al. 基于GIS與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的防汛預(yù)警系統(tǒng)r北京市西城區(qū)為例J. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù), 2017, 007(005):63-65.8 陳志浩. 基于WSN城市防洪水文信息采集節(jié)點(diǎn)的研究D. 南昌大學(xué), 2013.9 張久強(qiáng), 施仁政, 陳遠(yuǎn)知. 基于ZigBee的WSN節(jié)點(diǎn)嵌入式軟件研究與開發(fā)C/ 全國(guó)信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議. 10 張?jiān)骑w. 基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線水文監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究D. 內(nèi)蒙古科技大學(xué).11 袁國(guó)良, 鐘飛. 基于Zigbee技術(shù)

38、的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在水位檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用J. 水利技術(shù)監(jiān)督, 2008, 16(3):31-33.12 李正明, 侯佳佳, 潘天紅, et al. 基于ZigBee與GPRS的無(wú)線水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào), 027(3):184-189.13 李寒冰. 基于嵌入式ARM的黃河通信設(shè)施智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D. 山東大學(xué).14 李巧英. 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的河流防洪預(yù)警技術(shù)研究D. 2015.15 曾瑄, 涂振宇.基于無(wú)線傳感網(wǎng)的水雨情監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究J. 江西水利科技, 042(5):317-319.16 許建平, 宋煒, 劉燁, et al. 江蘇省小型水庫(kù)防汛通信預(yù)

39、警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用J. 人民長(zhǎng)江, 2017.17 李成, 時(shí)訓(xùn)利. 農(nóng)村基層防汛預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)研究J. 江蘇水利, 2019(6):32-35.18 張美燕, 蔡文郁. 水利工程安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)視頻傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào), 2012(4).19 覃鴻, 黃菊梅, 黃海波, et al. 岳陽(yáng)城市防汛氣象預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)功能的初步實(shí)現(xiàn)C/ 中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì).20 胡志航, 韓偉, 張子羽, et al. 智能化糧庫(kù)防汛水位預(yù)警系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用J. 糧油倉(cāng)儲(chǔ)科技通訊, 2019(5).21 馮道訓(xùn)ZigBee和GPRS技術(shù)在無(wú)線水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究D太原：太原理工大學(xué)，20

40、0822 寧炳武Zigbee網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)研究與實(shí)現(xiàn)D大連：大連理工大學(xué)，2007.23 沈澍基于Zig Bee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)系統(tǒng)的研制D南京：東南大學(xué)，200824 Zhao F, Guibas LJ. Wireless Sensor Networks:An Information Processing Approach M. Morgan Kaufmann, 2007: 16-18.25 IEEE802.15 Standard working group. Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) speci

41、fication for Low Rate Wireless Personal Area Networks(LR-WPANs)J/OL.IEEE 802.15.4 standard，2005.26 Leiner B M，Nielson D L，Tobagi F A. performance Analysis of IEEE802.15.4 Non-beacon with the Unslotted CSMA/CA.IEEE Communications Letters，2008，12(4):561-563.27 Dhaka. H, Jain. A. Verma. K. Impact of co

42、ordinator mobility on the throughput in a ZigBee mesh networksJ.Advance Computing Conference(IACC)，2010:279-284.28 A.peuliel U.pesovie，K.Benkie.performance analysis of improved zigBee wireless network by simulationJ.Systems，Signal sand Image Proeessing，2008:257-260.29 Drew Gislason. Zigbee Wireless

43、NetworkingM.Elsevier Science & Technology Books,2008:111-200.30 陳彥明基于Zig Bee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用開發(fā)D哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2009.致謝附錄協(xié)調(diào)器與端點(diǎn)的廣播通信1、注冊(cè)事件在SampleApp.c里面的SampleApp_ProcessEvent()函數(shù)里面switch case里面可以看到有下面部分程序。/ Received whenever the device changes state in the network 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變時(shí)，如未連網(wǎng)絡(luò)變?yōu)檫B上網(wǎng)絡(luò)時(shí)執(zhí)行case ZDO_STATE_C

44、HANGE: SampleApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt-hdr.status); if ( (SampleApp_NwkState = DEV_ZB_COORD)/協(xié)調(diào)器 | (SampleApp_NwkState = DEV_ROUTER)/路由器 | (SampleApp_NwkState = DEV_END_DEVICE) )/終端 /如果網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的為上面三者其一則執(zhí)行下面程序 / Start sending the periodic message in a regular interval. 開始定期發(fā)送周期信息 osal_start_t

45、imerEx( SampleApp_TaskID,/設(shè)置任務(wù)ID，這個(gè)變量在之前SampleApp初始化時(shí)出現(xiàn)過(guò) SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT,/定時(shí)發(fā)送消息事件。注意這個(gè)事件的定義是按位加權(quán)的，即一個(gè)事件占一位，16位只能有16個(gè)事件 SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT );/定時(shí)發(fā)送消息的間隔，默認(rèn)是5000(ms) else / Device is no longer in the network 如果網(wǎng)絡(luò)一直連接就不會(huì)進(jìn)入上面的程序 break;2、設(shè)置發(fā)送內(nèi)容在SampleApp.c中的函數(shù)SampleApp_Pr

46、ocessEvent()函數(shù)里下部分，這是定義周期性發(fā)送數(shù)據(jù)的參數(shù)的地方。/ Send a message out - This event is generated by a timer 該時(shí)間通過(guò)定時(shí)器發(fā)送消息/ (setup in SampleApp_Init().if ( events & SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT )/周期發(fā)送消息的事件 / Send the periodic message/周期發(fā)送消息 SampleApp_SendPeriodicMessage(); / Setup to send message again in norma

47、l period (+ a little jitter) osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID, SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT, (SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT + (osal_rand() & 0x00FF) ); / return unprocessed events return (events SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT);接著跳轉(zhuǎn)到SampleApp_SendPeriodicMessage()函數(shù)的源碼：/*AF_DataRequest的

48、函數(shù)原型afStatus_t AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, endPointDesc_t *srcEP, uint16 cID, uint16 len, uint8 *buf, uint8 *transID, uint8 options, uint8 radius )*/void SampleApp_SendPeriodicMessage( void ) if ( AF_DataRequest( &SampleApp_Periodic_DstAddr, &SampleApp_epDesc, SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID

49、,/在SampleApp_MessageMSGCB()函數(shù)中也出現(xiàn)過(guò)這個(gè)宏定義。它的作用是和接收方建立聯(lián)系，協(xié)調(diào)器如果收到這個(gè)標(biāo)號(hào)，該標(biāo)號(hào)是1就說(shuō)明該消息是周期性廣播的。 1,/發(fā)送數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù) (uint8*)&SampleAppPeriodicCounter,/將要廣播發(fā)送的信息 &SampleApp_TransID, AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS ) = afStatus_SUCCESS ) else / Error occurred in request to send. 3、發(fā)送數(shù)據(jù) 知道實(shí)現(xiàn)的機(jī)理之后，就可以通過(guò)廣播的方式發(fā)送想要發(fā)送的數(shù)據(jù)了，在

50、SampleApp_SendPeriodicMessage()函數(shù)中分別對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度進(jìn)行修改。 void SampleApp_SendPeriodicMessage( void ) unsigned char data11 = 123seanOYrn; if ( AF_DataRequest( &SampleApp_Periodic_DstAddr, &SampleApp_epDesc, SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID, 11, data,/(uint8*)&SampleAppPeriodicCounter, &SampleApp_TransID, AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS ) = afStatus_SUCCESS ) else / Error occurred in request to send. 4、接收數(shù)據(jù)在SampleApp_ProcessEvent函數(shù)里面我們發(fā)現(xiàn)如下case，SampleApp_MessageMSGCB()就是用于處理接收的數(shù)據(jù)包。/ Received when a messages is received (OTA) for this endpoint 將接收到的數(shù)據(jù)