基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是一種無線、大規(guī)模、自組織、多跳、無基礎(chǔ)設(shè)施支持的網(wǎng)絡(luò),被認(rèn)為是21世紀(jì)中能對人類社會發(fā)揮重要作用的技術(shù)之一,有巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。該課題正是在以上的背景下,提出一種基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)解決方案。
　　 本文首先介紹了WSN在國內(nèi)外的發(fā)展過程、現(xiàn)狀、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用領(lǐng)域。接著對IEEES02.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee進(jìn)行了詳細(xì)描述,分析了ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)、協(xié)議棧架構(gòu)

2、和各層協(xié)議的服務(wù)規(guī)范,并以此為理論基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一個(gè)小型的測量溫度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件平臺包括兩類節(jié)點(diǎn):溫度采集節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn),它們的高頻模塊都采用TI公司的CC2430射頻芯片,用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和無線收發(fā)功能。系統(tǒng)的軟件平臺是基于Z-Stack協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)的。文中分析了協(xié)議棧的OSAL運(yùn)行機(jī)制,并在Z-Stack-1.4.3版本協(xié)議棧的基礎(chǔ)之上,在應(yīng)用層添加了自己的設(shè)備和應(yīng)用對象,以及在HAL層編寫和修改了部分硬件的驅(qū)動

3、程序。然后將該協(xié)議棧移植到CC2430硬件開發(fā)平臺,并對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和調(diào)試,從而實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò):在數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)成功后,溫度采集節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò),并將采集到的溫度用無線方式發(fā)送至數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn);接收到數(shù)據(jù)后,匯聚節(jié)點(diǎn)再將其通過串口發(fā)送至PC機(jī)。
　　 最后對該系統(tǒng)進(jìn)行了測試。通過對節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)能力、通信距離和通信質(zhì)量的測試表明,當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離在50m以內(nèi),信息包的發(fā)送周期在500ms以上時(shí),數(shù)據(jù)在傳輸過程中有良好的通信效果。也