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任务在 2.4 GHz 频段

人气:宣布工夫:2018-07-09 16:55
择要:ZigBee本领虽然先辈但网络覆盖范畴较小,本文将GPRS广域无线通讯本领引入ZigBee网络中,构建了一种远程ZigBee网络的数据收罗与管理零碎,并采用直观方便的嵌入式Web服务器进步管理服从...

  小序

  ZigBee是一种短间隔、低速率无线网络本领,具有低功耗、低资本、易于组网、高牢靠性等优点,在诸多场所有着广泛使用,但ZigBee仅作为现场数据收罗与控制的局域网,覆盖地区非常无限,难以满意以后远间隔数据收罗与控制的需求。本文所设计的远程数据收罗零碎采用ZigBee与GPRS本领完成了远程的数据收罗与控制,并联合嵌入式Web Server与RFID射频识别计划,完成了经过阅读器和射频识别卡停止症结设置装备摆设数据窜改和暂时零碎控制,具有较高的安全性与机动性。别的,现场数据收罗真个设置装备摆设与数据接纳/控制真个设置装备摆设在硬件上具有较高的重复应用度。

  1 零碎结构设计

  整个零碎次要由ZigBee节点、GPRS模块、嵌入式Web Server以及PN532 RFID模块4个局部构成。其中ZigBee节点采用TI公司的CC2530计划完成,使用于现场的无线组网与数据收罗、控制,ZigBee网络中的终端节点将收罗到的数据经过自构造网络聚集到调和器节点;GPRS模块采用SIMCOM公司的SIM900A模块、ST公司的STM32 MCU,以及其他需求核心电路组成,担任将数据转发至控制终端,树立与牢固IP的TCP/UDP衔接;嵌入式Web Server采用TI公司的LM3S9D92完成,经过嵌入式Web Server对整个零碎停止根底管理、数据表现,并将ZigBee网络中调和器节点收罗的数据或GPRS模块输入的数据双向转发;PN532 RFID模块由LM3S9D92驱动,完成窜改、设置装备摆设零碎症结信息前的受权认证管理(身份识别),以保证零碎信息不被歹意篡改。整个远程数据收罗零碎结构如图1所示。

ZigBee与GPRS的远程数据收罗零碎设计

  2 零碎硬件设计

  2.1 ZigBee节点

  ZigBee网络节点采用CC2530F256停止设计,任务在2.4 GHz频段,是符合IEEE 802.15.4标准的SoC操持计划。片内集成高速8051内核,支持ZigBee2007 PRO协议栈;具有2~3.6 V的供电范畴以及精良的电源管理功用,可完成较低的运转功耗。实践电路设计采用核心板与扩展底板联合的办法,核心板引出CC2530最小零碎,未运用的GPIO供扩展底板运用,在扩展底板上完成了三线制RS-232串口、指示LED、调试接口,以及其他必备内部使用电路。

  2.2 GPRS模块

  GPRS模块通讯局部采用了SIMCOM公司的SIM900A模块,SIM900A模块是专门面向中国大陆市场设计的双频GSM/GPRS模块,任务频段为EGSM 900MHz和DCS 1800 MHz,可以主动地搜索两个频段,内嵌完好TCP/IP协议。徽控制器采用ST公司的STM32F103C8,该芯片具有双串口和一个硬件SPI接口,非常符合本零碎GPRS模块运用要求,且具有较高的性价比,运用SPI Flash W25X16作为内部丢失电存储器记载GPRS模块相干设置装备摆设信息。

  2.3 嵌入式Web Server与PN532 RFID模块

  嵌入式Web Server采用TI公司推出的LM3S9D92Cortex—M3 MCU完成,该芯片集成以太网MAC+PHY接口,可间接衔接含网络变压器的RJ45接口,大大简化了以太网局部的核心电路,非常符合设计需求。RFID模块局部采用NXP公司PN532的操持计划,PN532是一个高度集成的非打仗读写芯片,它包括80C51微控制器内核,支持ISO/IEC 14443A/Mifare非打仗式智能卡读写,同时还具有集成了NFCIP-1的RF接口,传输速率高达424Kk/s,便于零碎前期完成与NFC设置装备摆设停止点对点通讯等功用。LM3S9D92运用GPIO模仿SPI与PN532停止通讯。嵌入式Web Server次要局部接口衔接表示图如图2所示。

ZigBee与GPRS的远程数据收罗零碎设计

  3 零碎软件设计

  零碎采用C言语停止开辟,开辟状况为RealviewMDK(Keil for ARM),并运用厂商所提供的片上资源驱动、库函数和第三方组件。零碎软件设计分为3大次要局部;ZigBee网络数据收罗局部、GPRS模块通讯局部和嵌入式Web Server局部。整个零碎次要流程如图3所示。

ZigBee与GPRS的远程数据收罗零碎设计

  零碎数据收罗次要经过盘问办法停止,由远程监控端收回盘问乞求后,现场数据收罗零碎才停止数据收罗、传输或其他呼应。盘问乞求抵达ZigBee网络的调和器端后,调和器在网络外部经过单点传送的办法与各个终端节点停止通讯。

  由于现场数据收罗局部的GPRS模块与数据中央的GPRS模块功用有所区别,可经过设定全局标记位GPRS_Module_Role为0或1来指定GPRS模块为现场数据收罗GPRS模块还是数据中央(即接纳端)的GPRS模块。现场数据收罗GPRS模块为了对峙衔接还需在闲暇时光发送心跳包。与远程IP树立衔接的相干义务全部由GPRS模块中的STM32F103C8完成,并将设置装备摆设信息写入SPIFlash中,内部数据可间接经过GPRS模块的串口发送。

  若与数据中央IP衔接出现持续3次过失(过失次数可设定),现场数据收罗GPRS模块将经过牢固内容短信的办法见告数据中央的GPRS模块,数据中央的GPRS模块经过回应牢固内容的短信对远程控制单位完成告急处理。

  嵌入式Web Server局部次要担任将数据经过串口转发至GPRS模块或许上位机,并完成现场监控谋略机可经过阅读器对监控网页停止拜访和在LCD端表现数据收罗信息,嵌入式Web Server次要经过大众网关接口CGI以及服务器端嵌入标签SSI Tag完成对外网页表双数据的更新与获取。同时,监控谋略机进入零碎设置装备摆设变化前,需经过串口发送字符“authenticated_id_l00p”(也可自定义为其他)到LM3S9D92串口1,特定字符串检测次要是经过函数strstr(pstr,“authenticated_id_loop”)完成,其中pstr为待检拆字符串地点,检测到目的字符串后前往该位

  置的指针,不然前往空指针。LM3S9D92串口接纳中缀流程中检测到目的字符串后,将循环实行PN532读卡函数PN532_readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO14443A,&uid[0],&uidLength)3次,当读取到特定ID后跳出该循环,并将变量Authenticated_ID_OK置1,表明经过IC卡认证流程,可承继实行零碎设置装备摆设。

  4 测试效果

  经过对4个ZigBee终端节点I/O口P1.0控制的LED形态停止了收罗和控制,并在嵌入式Web Server端及其LCD上表现其开关形态,可经过网页中的复选框对I/O形态完成控饼,详细如图4所示。嵌入式Web Server端还分离在Windows以及Ubuntu/Linux操纵零碎下运用零碎自带阅读器停止了测试,均可正常运用,现场监控谋略机接入零碎非常方便。别的,测试了窜改零碎症结信息时的安全性,变化数据收罗真个GPRS模块短信报警号码时,零碎停止了身份认证,经过读取卡号识别到轨范内已存的管理员1、2的信息,经过串口输入调试信息。

ZigBee与GPRS的远程数据收罗零碎设计

  结语

  本设计以ZigBee网络和GPRS模块为中央,联合ZigBee以及GPRS无线通讯本领,使得远程数据收罗与控制更易完成。经实践测试,收罗和控制各个ZigBee节点CC2530 P1.0引脚输入形态,运转效果可以抵达预期结果。别的,本零碎还可根据实践情况在各个ZigBee终端节点添加其他数据收罗电路,完成更加强大的功用或拓展网络结构,因而,本文设计的远程数据收罗零碎具有较高的适用参考价钱。

标签:ZigBee,GPRS,数据收罗

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