3.3 控制器的軟件設計

　　作為網(wǎng)絡中的協(xié)調(diào)器， 按功能可分為兩個部分： 網(wǎng)絡創(chuàng)建與管理功能； 數(shù)據(jù)傳輸功能。網(wǎng)絡創(chuàng)建與管理功能主要是負責組建ZigBee 網(wǎng)絡， 分配網(wǎng)絡地址及維護綁定表。協(xié)調(diào)器通過掃描一個空信道來創(chuàng)建一個新網(wǎng)絡， 維護一個目前連接設備的列表， 支持獨立掃描程序來確保以前的連接設備能夠重新加入網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)傳輸功能主要是充當ZigBee 網(wǎng)絡與RS485 總線之間的網(wǎng)關， 將兩個使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡連接在一起， 對兩個網(wǎng)絡中的使用不同傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)進行互相的轉換?？刂破鬈浖鞒倘鐖D6 所示。

圖6 控制器軟件流程圖

　　4 關鍵技術

　　1） 系統(tǒng)中的應用與網(wǎng)絡層標準建立在IEEE 802.15.4 物理層與媒體接入控制層標準的基礎之上， 所使用的射頻通信為全球公開的免費2.4GHz 的ISM頻段， 在物理層采用抗干擾非常強的DSSS 直序擴頻技術進行傳輸， 在MAC 協(xié)議層采用了CSMA- CA 的碰撞避免機制， 避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；采用應答機制的數(shù)據(jù)傳輸方式， 保證信息傳輸?shù)目煽啃裕?P>　　2） 組網(wǎng)設計采用簡單的星型網(wǎng)絡拓撲， 無需人工干預可感知節(jié)點的存在， 并確定連接關系， 組成結構化的網(wǎng)絡； 增加、刪除或移動節(jié)點等等， 網(wǎng)絡都能夠自我修復無需人工干預， 保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作；

　　3） 無線網(wǎng)絡容量大， 單個溫室無線傳感器網(wǎng)絡可以容納最多254 個從設備和一個主設備， 一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在200多個ZigBee 網(wǎng)絡；

　　4） 實現(xiàn)超低功耗即可延長節(jié)點和網(wǎng)絡的壽命， 節(jié)點的能量消耗有三方面： 傳感器件數(shù)據(jù)采集、微處理單元的數(shù)據(jù)存儲與處理和無線模塊數(shù)據(jù)接收/發(fā)射。其中能量消耗最大的是在射頻信號發(fā)射過程中， 設置節(jié)點休眠與喚醒機制， 最大限度降低能量消耗。節(jié)點在深度睡眠時電流只有1.6μA, 輸出功率0dbm, 喚醒周期為1s 的平均電流為250μA 左右。

　　5 結束語

　　把低成本、低功耗的無線ZigBee 技術應用于分布式溫室監(jiān)控系統(tǒng)， 不但能夠?qū)崿F(xiàn)對溫室環(huán)境的自動監(jiān)測控制， 還提高了系統(tǒng)應用的靈活性， 同時也減少了環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場布線帶來的各種問題。采用ZigBee 技術實現(xiàn)的無線分布式溫室監(jiān)控系統(tǒng)頗具推廣應用價值。

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