基于Zigbee技術的家用無線網關的設計
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根據課題要求，選擇的系統(tǒng)硬件組成：采用S3C4480嵌入式開發(fā)板，該開發(fā)自帶2M FLASH和8M RAM。網絡芯片采用RTL8019 10M網絡芯片，Zigbee通信模塊采用TI的CC2420芯片(兩片)。
選用的系統(tǒng)軟件組成：uCOS-Ⅱ+基本功能Zigbee協(xié)議棧+LWIP TCP／IP協(xié)議棧。
Zigbee無線網關基本功能為將基于TCP協(xié)議的網絡與基于Zigbee協(xié)議棧的數據進行轉換，從而可以將基于常用的以太網的數據發(fā)送到Zigbee網絡中，也可以將Zigbee網絡中的數據發(fā)送到以太網中。開啟Zigbee無線網關，其它的RFD節(jié)點通過與其通信，加入到該無線網絡中。這樣Zigbee無線網關就可以管理所有節(jié)點。
這里涉及兩個主要協(xié)議棧：Zigbee協(xié)議棧和TCP／IP協(xié)議棧。
TCE／IP協(xié)議棧這里選擇適合嵌入式應用的LWIP協(xié)議棧，具有良好的移植性并且開放源代碼。
考慮到目前還沒有完全可以用的Zigbee協(xié)議棧，在這里定義并實現了―個基本功能的Zigbee協(xié)議棧。其基本結構為：
(1)phy層：該層主要實現與具體Zigbee模塊硬件有關的操作。
(2)mac層：基于phy層提供的接口，實現對Zigbee網絡的基本初始化，設置PAID，設置IEEE 64位地址，選擇通信通道，實現接收和發(fā)送Zigbee數據包功能。
(3)nwk層：該部分用來從mac獲得接收到的數據，對數據進行分析，進行一系列的操作。根據發(fā)送來的數據，如果是應用層的數據，向上傳遞接收到的數據。如果是網絡層命令，則進行具體操作。
實現的網絡層命令有：
a)終端節(jié)點(RFD)請求加入該網絡：進行驗證，并為加入的終端節(jié)點分配地址。
b)終端節(jié)點(RFD)請求離開該網絡：進行驗證，并將該節(jié)點從節(jié)點信息列表中刪除。
c)終端節(jié)點(RFD)加入該網絡成功。
d)終端節(jié)點(RFD)離開該網絡成功。
除此之外還包括針對這些請求的FFD響應命令。
(4)app層：該層從nwk層獲得數據，并根據數據內容進行操作，與具體應用有關。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/157333.htm
3 家用網關的具體操作流程及其偽代碼
Zigbee協(xié)議棧與TCP／IP協(xié)議棧，分別作為uCOS-II系統(tǒng)的兩個任務，這兩個任務之間通過消息隊列或者郵箱的形式進行數據通信，用以實現任務的數據交換。
在啟動主機軟件時，用戶通過設定要連接的Zigbee網關IP，從而使用Zigbee網關的連接。在連接成功以后，PC主機請求Zigbee網絡中所有節(jié)點的信息，Zigbee網關將Zigbee網絡中所有的節(jié)點信息發(fā)送給主機，主機軟件顯示所有可能的節(jié)點。獲得所有節(jié)點信息以后，用戶就可以選擇要通信的節(jié)點，并通過TCP將所有的操作信息發(fā)送給該節(jié)點，從而實現對節(jié)點控制和監(jiān)控。
這里寫出Zigbee協(xié)議棧任務基本流程偽代碼。
4 網關調試方法
具體的操作過程：
(1)打開串口調試助手軟件，設置波特率為57 600，8位，l位停止，無奇偶校驗和流量控制協(xié)議。
(2)連接好Zigbee與PC的串口，同時連接電源。
(3)在串口調試助手軟件中將顯示有關設備啟動的信息和Zigbee網關相關信息。這時說明Zigbee網絡已經初始化完成，并形成了一個Zigbee網絡。
(4)打開主機軟件，設置好連接的網關IP地址，然后點擊“連接”按鈕，這時在軟件左邊的列表框中顯示所有的Zigbee節(jié)點信息，也可以通過下面的“刷新節(jié)點信息”來獲得最新的節(jié)點信息列表。
主機軟件最下面的只讀編輯框，里面顯示的是一些日志信息，方便調試。圖3顯示了網關調試情況：
5 結論
通過網關設計分析，發(fā)現該網關具有實用性和可行性。在網關的設計過程中，遇到不少困難，比如目前還沒有適用于ARM平臺的Zigbee協(xié)議棧，只能對現有的各種Zigbee協(xié)議棧進行修改和移植，以適合ARM平臺，這一步實現起來較為復雜。另外，為了節(jié)省設備成本，測試中兩個RFD設備同時接在一個Zigbee無線網關設備上，距離較近，在實際生產測試中并不適用。
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