基于ZigBee的Wi—Fi無線網(wǎng)關(guān)設(shè)計

劉紅梅

摘要：本論文針對當(dāng)前WSN和ZigBee設(shè)備無法與手機和電腦等標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備直接通訊的問題，采用Z –Stack協(xié)議棧，基于ZigBee技術(shù)，采用無線Wi-Fi模塊完成了一款無線網(wǎng)關(guān)的設(shè)計。實現(xiàn)了WSN的組網(wǎng)、協(xié)議轉(zhuǎn)換、流量控制等通信功能，設(shè)計完成后，進行了系統(tǒng)調(diào)試，達到設(shè)計要求，試制可行，設(shè)備具有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)關(guān)；Z –Stack協(xié)議棧；協(xié)議轉(zhuǎn)換；流量控制。

中圖分類號：TP334.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）15-0228-02

Hardware Design of Electric Vehicle Photovoltaic Battery Charging System

LIU Hong-mei

（Hunan Railway Professional Technology College， Zhuzhou 412001， China）

Abstract： Aiming at the problem that WSN and ZigBee devices can't communicate directly with the standard equipments such as mobile phones and computers， the Z - Stack protocol stack is adopted， and a wireless gateway is designed based on ZigBee technology and wireless Wi-Fi module. The communication functions such as networking， protocol conversion and traffic control of WSN are realized. After completion of the design， the system is debugged to meet the design requirements. The trial is feasible， and the device has a good application prospect.

Key words： Wireless gateway； Z - Stack protocol stack； protocol conversion； traffic control

當(dāng)前，WSN和ZigBee設(shè)備無法與手機和電腦等標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進行直接通訊，針對此問題本文采用Z –Stack協(xié)議棧，基于ZigBee技術(shù)，采用無線Wi-Fi模塊完成了一款無線網(wǎng)關(guān)的設(shè)計。實現(xiàn)了WSN的組網(wǎng)、協(xié)議轉(zhuǎn)換、流量控制等通信功能，設(shè)計完成后，進行了系統(tǒng)調(diào)試，達到設(shè)計要求。

1 系統(tǒng)原理及組成

系統(tǒng)的應(yīng)用框架結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，從圖示中可以看出，終端傳感器和路由傳感器負責(zé)數(shù)據(jù)的采集、處理。經(jīng)過第一個步驟后，網(wǎng)關(guān)節(jié)點把采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過提取后按既定格式打包發(fā)送給Wi-Fi模塊。最后，通過將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC端，實現(xiàn)實時的監(jiān)控。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計

無線網(wǎng)關(guān)設(shè)計在硬件上主要包含三個模塊：LM3S9B96、CC2520及EMW-380 Wi-Fi模塊。系統(tǒng)框圖如圖2所示。

其中控制系統(tǒng)的主控模塊采用LM3SB96，該處理器具有獨立外設(shè)并行總線，支持

SDRAM、SRAM/Flash、FPGA、CPLD以及非常豐富的外設(shè)資源；CC2520芯片是第二代的ZigBee? / IEEE 802.15.4 RF收發(fā)器，為整個系統(tǒng)提供硬件上的幀處理、數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)認(rèn)證等，此外電源管理系統(tǒng)為整個系統(tǒng)提供能量。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

Z-Stack是TI的ZigBee兼容協(xié)議棧，支持多硬件平臺，本文在上面硬件設(shè)計中已經(jīng)提出，平臺選擇為：LM3S9B96+CC2520。具體的ZigBee協(xié)議棧示意圖如圖3所示。

4 系統(tǒng)測試

經(jīng)過軟硬件的設(shè)計，在整個系統(tǒng)平臺上對Wi-Fi性能和ZigBee性能進行了相應(yīng)的測試，測試結(jié)果如表1和表2所示。

5 結(jié)論

采用Z –Stack協(xié)議棧，基于ZigBee技術(shù)和無線Wi-Fi模塊完成了一款無線網(wǎng)關(guān)的設(shè)計。實現(xiàn)了WSN的組網(wǎng)、協(xié)議轉(zhuǎn)換、流量控制等通信功能，設(shè)計完成后，進行了Wi-Fi性能和ZigBee性能的系統(tǒng)調(diào)試， 結(jié)果達到設(shè)計要求，ZigBee性能中，通信距離在無功耗放大，無障礙時為30m，有效數(shù)據(jù)負載達到100kbps，實時拓撲延時<3s。

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