基于單片機的Zigbee傳感器節點的硬件設計

　　成員節點主要是采集傳感器數據和接受來自協調器的控制數據。當沒有數據收發時進入休眠狀態，節點功耗降到最低，成員節點的軟件設計流程圖如圖2所示。系統初始化后進行硬件和協議初始化，加載成功后進行協議任務，判斷任務后測量傳感器數據并發到協調器，進入休眠狀態后再執行下一個任務，若超過規定次數，網絡建立失敗。

　　圖2 成員節點的軟件流程

　　2.3物理層和MAC層的設計

　　CC2420芯片提供了物理層的數據服務和管理服務，MAC層點到點通信的服務接口通過程序控制CC2420寄存器完成傳感器數據的收發。IEEE802.15.4定義的MAC幀格式：MAC層頭幀;MAC凈載荷;MAC層幀尾。其中，MHR有固定的順序，并不是所有的幀都包含地址域。

　　2.4網絡層的設計

　　可以根據實際情況選擇AODV路由或者樹形路由。

　　ZigBee的網絡層支持多種網絡拓撲結構，針對結點數量的限制選擇星形網絡。在星型網絡中，節點被配置成1個全功能節點和1個或多個簡化功能節點所有的RFD都只能和FFD通信。節點的網絡層協議采用樹形路由算法與AODV路由算法相結合的路由算法，其中樹形路由算法指的是在做路由選擇策略時利用樹形結構址;AODV算法則是對AdHoc按需距離矢量路由算法的改進。本文設計節點組網測試選擇了星形網絡，一個是協調器，另外兩個是光傳感節點，從可視化后臺軟件SNAMP可以看到節點組成的網絡拓撲圖和接收來的數據包，如圖3所示。

　　圖3節點硬件實物圖與組網測試

　　3 結論

　　通過此次設計，實驗證明了節點的體積小、集成度高、功耗低，通過多層次布線不僅減少了信號的干擾，而且加大了傳輸的距離。軟件設計可以通過節點編程實現協調器、路由器和網絡終端的傳輸。硬件中的模塊設計可以根據具體的需要更改不同的傳感模塊，具有更高的靈活性。