基于ZigBee和Android的智能移动监控系统设计-嵌入式系统

 

1.2软件结构

信息采集与传输子系统软件架构如图4所示。信息采集与传输子系统的软件系统设计是基于OSAL操作系统的。用户任务和ZDO等ZigBee系统任务一起在OSAL操作系统的调度下运行，其调度机制基于优先级，用户任务的优先级是最低的。     信息处理与控制子系统软件部分的主体是Android应用程序。该Android应用程序实时地显示环境信息并及时地响应用户的触摸操作。Android应用程序的运行需要底层Linux硬件驱动等的支持。本子系统的软件架构如图5所示。  
  2系统关键技术和实现

2.1信息采集与传输子系统

信息采集与传输子系统中的关键技术有很多，这里主要介绍ZigBee协议。ZigBee协议从上到下由应用层APS、网络层NWK、媒体访问控制层MAC和物理层PHY组成。应用层的主要功能与信息采集与传输密切相关。网络层的功能包括配置设备、路由发现和维护，确保数据能安全、有效地传输到目的设备。媒体访问控制层控制着设备接入无线信道的时间和方法，确保数据链路的可靠性。物理层主要实现数据的发送和接收，完成信道的评估和射频信号能量的测量等。本课题物理层工作在2.4GHz的ISM频段，调制方式为O-QPSK.ZigBee协议数据传递流程如图6所示。

应用层数据从一个ZigBee设备发送到另一个ZigBee设备，它是一个层层封装，然后层层解析的过程。从应用层来看，信息采集与传输子系统中存在信息采集节点和网关节点两种设备。信息采集系统与传输子系统的Profile ID为INFO_GATH ER_PRF.信息采集结点和网关节点的端点号均被配置成INFO_GATHER_EPT.信息采集与传输子系统的两种数据类型如图7所示。信息采集节点和网关节点之间存在两种数据的交互：环境信息数据和用户命令数据。信息采集结点向网关节点发送环境信息数据时采用的簇ID为ENV_INFO_CLU，网关节点向信息采集节点传达用户命令时使用的簇ID为USR_CMD_CLU.Profile ID号、端点号和簇ID都是ZigBee协议定义的重要的配置信息，请参见ZigBee协议。     环境信息数据和用户命令数据最终都将填充到类型为aflncomingMSGPacket_t的结构体中，其定义如下：     该结构中clusterId填充的就是簇ID，endPoint填充的就是端点号，Profile ID隐藏在变量srcAddr中。变量cmd填充的就是与应用相关的数据，如环境信息编码和用户命令编码。