无线传感器网络协调器的研究和设计

2．4 系统数据流程

MAC帧格式由以下基本部分组成：

①MAC层头帧(MAC Header，MHR)，包含帧控制域、序列号和地址信息；

②MAC净载荷(长度可变)，包含的信息指定了帧的类型；

③MAC层帧尾(MAC footer，MFR)，包含了一个帧校验序列。

其中，MHR有固定的顺序，并不是所有的帧都包含地址域。一般的MAC帧格式如图4所示。

2．5 系统ZigBee帧格式的定义与分析

在RFD的设计中，ZigBee设备采用16位短地址，负载来自光敏电阻的采样电压值，为2字节，FCS由CC2420自动校验。所以，本设计中使用的帧长度为15字节。定义ZigBee帧的数据格式如下：

将RFD节点和PC通过串口连接起来，通过串口调试助手可以观察到类似下列格式的帧：

41 88 0A 01 OO 01 OO 00 OO 00 00 E2 03 F9 EB

前2字节(88 41)为帧控制域，第3字节(OA)为帧序列号，4～5字节(00 01)为目的地址的PAN ID，6～7字节为目的地址(00 01)，8～9字节(00 00)为源地址的PAN ID，10～11字节(00 00)为源地址，12～13字节(03E2)为负载，14～15字节(F9 EB)为校验位。

2．6 协调器的数据流程和软件流程

通过天线接收RFD传输过来的数据帧，经过CC2420自动校验。若无误则经过解码、译码，然后经过SPI接口送往ATmega128L，再经过串口UART1送往S3C2440，经数据处理后显示于相应的LCD触摸屏上。协调器软件流程如图5所示。

3 实验结果

当有两个RFD进入网络协调器的监测范围，LCD中便显示两个绿色小球，以及相应的地址、数据等信息。同理，当移开或停止RFD工作，两个绿色小球便同时从LCD中消失。

4 总 结

本设计参考TI公司的ZigBee协议栈，在完成RFD功能后加入ARM9芯片及外围电路扩展成为无线传感器网络协调器。此协调器功能丰富：LED可指示工作状态，处理器可提高运算速度，LCD可人机交互，网口可连接Internet。所以不但可提升网络的整体性能，还为日后应用提供了基础。传感器网络的应用前景非常广阔，能够广泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理，以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。随着传感器网络的深入研究和广泛应用，传感器网络将逐渐深入到人类生活的各个领域。