一種基于ZigBee的城市照明監控系統網關節點設計

　　3　網關節點軟件設計

　　3.1　基本任務實現

　　MCF52223主要實現接收ZigBee無線傳感網絡主控節點傳輸的數據，然后通過GPRS發送到中心服務器。同時對于中心服務器發送的一些控制命令進行處理，并通過串口傳輸到無線傳感網絡主控節點中。此外還包括一些LCD顯示、按鍵、I2C總線的操作。MCF52223主控程序流程如圖6所示。

　　3.2　μC/OSII系統移植

　　μC/OSII作為一個源代碼公開的操作系統，在具體應用中穩定可靠，可擴展性強，功能強大，并且支持uIP、 TCP/IP協議棧、μC/GUI等。μC/OSII內核屬于搶占式，最多可以處理64個任務，每個任務相對獨立，都有超時函數，時間用完后交出MCU使用權。μC/OSII系統架構如圖7所示。

　　為了使所設計的網關程序實時性更強、運行穩定性更高、擴展性更強，將μC/OSII操作系統移植到MCF52223上。其移植步驟如下：

　　① 設置與處理器及編譯器相關的代碼(OS_CPU.H)。OS_CPU.H包括了用#define定義的與處理器相關的常量、宏和類型定義。不同的編譯器會使用不同的字節長度來表示同一數據類型，所以要定義一系列數據類型以確保移植的正確性。

　　② 處理器相關部分匯編實現OS_CPU_A.ASM函數的修改。要求用戶編寫4個匯編語言函數：OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()、OSTickISR()。

　　③ 用C語言實現與處理器任務相關的函數OS_CPU_C.C。μC/OS_II的移植要求用戶編寫6個簡單的C函數：OSTaskStkInit()、 OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSwHook()、OSTaskStatHook()、 OSTimeTickHook()。

　　圖6　MCF52223主控程序流程

　　圖7　μC/OSII系統架構

　　當μC/OSII系統移植完成后，添加網關節點實現的基本任務，包括網關與GPRS模塊通信任務;網關與ZigBee模塊通信任務;液晶屏顯示任務;按鍵任務;I2C總線存儲任務。

　　結語

　　在蘇州科技園的某條道路上對20個景觀燈安裝了單燈測控節點，組成單燈ZigBee無線傳感器網絡，而后在道路電控柜中安裝了所設計的網關，最后通過監控中心的上位機軟件進行了測試。經實際運行，該系統可以很好地達到預期的效果，該網關方案較好地解決了ZigBee無線傳感器網絡與監控中心之間的數據傳輸問題。此外，雖然該網關設計方案是以照明監控系統為依托的，但為類似的無線傳感器網絡的網關設計提供了很好的參考，具有較高的實際應用價值。