ZigBee＋GPRS无线远程监控技术设计与研究.pdf

I 技术 l| 通信技术 在ZigBee网络中，协调器是唯一能发起新的网络建立的设备； 4．1网关硬件设计 新网络的建立过程通过NLME—NETWORK—FORMAT10N．re- 网关硬件设计时，采用Chipcon~司的CC253O芯片实现近距离 quest原语开始。网络层在收到请求后首先通过NLME_SCAN．re- 通信功能。CC2530~块本身已经固化了ZigBee协议栈和内置8051 qUest原语要求MAC层对信道能量进行扫描，MAC层通过 单片机内核，只需要进行简单电路扩展就能够实现射频收发。另外 NLME_SCAN．confirm原语将扫描结果报告给网络层。如果不能扫 采用西姆通公司的SIM900B实现远距离通信功能。通信时，网关与 描到空闲信道则意味着无法完成新网络建立的任务；如果扫描到空 SIM900B模块之间使用RS232串口传递控制指令和数据。这些控制 闲信道，就会分配一个PANID和16位短地址给协调器。然后网络层 指令能够控制SIM900B模块登陆网关的过程，登录成功后，网关便能 通过MLME—SET．request原语和MAC层进行相关参数设置，设置 够传送数据给监控中心了。 完成后，网络层利用MLME~TART．request原语调用程序开始建 利用CC253O模块 、CPRS模块进行网关硬件开发时，由于 网 1【1。节点设备进入网络的方式有两种，即子节点请求入网和父节 CC2530；h-内置的CPU，使得硬件开发起来很容易。硬件设计的关键 点邀请其加入这两种。当新的设备节点加入网络后 ，节点之间对应 是解决ZigBee网络的协调器模块和GPRS模块之间如何通信的问 的父子关系就会产生 。新设备为子节点，则另一设备为父节点2【]。 题。在这里直接使用RS232端 口进行两者之间的连接和通信。设计时 ZigBee网络中，只有协调器或路由器节点才能接受一个加入请求， 可以很容易的把ZigBee协调器节点和GPRS模块组成一个模块，此 而终端节点不可以。 外还需要进行一些电源和接 口的设计。网关节点一般由射频收发模 块、单片机 、存储模块、GPRS通信模块组成，也可根据实际情况需 3GPRS技术 要，相应的增加其他模块(如显示模块等)。网关结构图如图2所示。 3．1GPRS概述 4．2网关软件设计 GPRS既可以传输语音也可传输数据，只是两者采用的方式不 网关是连接ZigBee网络和GPRS网络的桥梁 网关不但要接收 同而 已。传输语音用TDMA方式而传输数据用分组方式。另外 ， ZigBee网络采集到的数据和监控中心发出的控制命令 ，同时还要将 GPRS技术还具有实时在线、按流量计算等优点。GPRS是在GsM基 传感器采集到的数据上传到监控中心。因此在网关上应该具有以下 础上增加分组交换模块而实现的无线通信网络，它还可以借助GSM 模块：GPRS和以太网交互模块，串口读写模块，命令映射模块，协议 网络，实现广域无线连接。只要在有GSM网络的地方 ，就可以使用 转换模块 ；日志管理和配置模块；数据上传和命令代理[51。系统加电 GPRS技术b1。 以后 ，首先进行应用程序初始化。初始化完毕后对网络进行监听，如 3．2GPRS网络结构 果有外部事件中断产生，则根据判断响应类型的结果进行相应的数 GPRS实际上是在GSM网络结构的基础上增~[／SGSN、GGSN 据处理。其工作流程图如图3所示。 等功能实体而形成的网络。将分组交换技术引入到GPRS网络中，从 根据前面的硬件设计，网关程序设计主要有协调器节点程序设 而使得GSM网络可以实现对数据服务的支持。GPRS网络系统结构