基于无线通信技术的智能公交系统设计

作者：时间：2012-10-23来源：网络收藏

图3 XBee Pro模块的引脚排列图

图4 XBee Pro模块的UART内部数据控制流程

当串行数据通过DIN引脚进入XBee Pro 模块后，数据会存储在DI缓冲器中，直到被发送器通过天线发送出去; 当RF数据由天线接收后，接收数据进人DO缓冲器，直到被处理。在一定条件下，模块可能无法立即处理在串位接收缓冲中的数据。如果大量的串行数据发送到模块，可能需要使用CTS流控以避免串行接收缓冲溢出。XBeePro 模块可以通过UART 接口直接与控制器的UART接口相连，硬件接口简单实用。

2.3 电子站牌终端的硬件组成

电子站牌终端的硬件组成与公交车车载终端相比，主要是把公交车上的GPS定位模块替换成了GPRS -DTU 数据传输单元。GF -2008AWGPRS-DTU是北京嘉复欣科技有限公司研制生产的GPRS无线数据通信产品，该产品内置西门子MC39i GPRS模块，具有准确性高、环境适应性好、易于安装和维护等特点，能够为用户提供高速、可靠、永远在线的数据传输服务和虚拟专用数据通信网络服务，可广泛用于远程抄表、环保数据采集、交通信息发布等方面。以下是GF-2008AW GPRS-DTU的主要特点：

可实现串口透明的无线数据传输，而且稳定可靠;

高度集成GPRS和TCP/IP 技术，可将互连网和无线网络有机的结合起来;

支持多种TCP/IP 协议，如TCP、UDP、DNS、PPP、RAS 等;

按流量计费，没有流量不计费;

在标准RS232接口产品中体积最小，适合嵌入式集成;

支持点对点、点对多点、中心对多点的对等数据传输;

基于串口通讯的AT+i指令接口，可节省开发时间和开发成本;

持ALWAYS ONLINE (永远在线) 模式，断线可自动重拨;

采用5~24 V / 1 A供电，并具有节能模式。

3 ZigBee通信程序设计

3.1 ZigBee组网方案

由于站牌处通常会有多辆公交车同时到达，一个站牌对应多辆公交车。鉴于网络节点较少、网络结构比较简单，本系统采用星形模型组网。

即把分布在公交线路上的电子站牌配置为ZigBee协调器，而将到达的公交车配置为ZigBee终端设备。图5所示是公交车与站牌的组网方式。当站牌上ZigBee网络协调器选择一个信道和PAN ID并启动时，便建立了一个ZigBee个人局网(PAN)。

而一旦协调器启动PAN, 便允许路由器和终端设备结点加入PAN.作为ZigBee终端设备的车载终端加入PAN时，系统将收到一个16位的网络地址，同时发送和接收来自作为ZigBee协调器的电子站牌终端的数据。PAN协调器的网络地址总是0.由于站牌上ZigBee模块的网络物理地址是唯一的，故可通过物理地址向站牌发送信息。

图5 公交车与站牌组网方式

3.2 ZigBee模块的API操作

XBee Pro具有空模式、接收模式、发送模式、睡眠模式和命令模式等5种操作模式。对于每一种操作模式，还有透明方式和应用程序接口(API) 方式两种操作方式。当工作在透明方式时，模块可替代串口线的作用，并以字节为单位操作各种信息; 而当工作在API 方式时，所有进出模块的数据均被包含在定义模块的操作和事件的帧结构中。本文采用API操作方式。

API操作要求模块之间通过一种结构化的接口进行通信(数据通过一种定义好序列的帧来交互通信)。API对通过串口数据帧进行命令发送、命令响应，以及模块状态信息的传送与接收作了规定。

(1) ZigBee发送请求

公交车到达站牌后，应根据站牌的MAC地址将日期、时间、车号、公交线路、车内人数、行驶方向等信息发送到电子站牌。公交车ZigBee模块发送模式的API帧结构定义如图6所示。其中的Bytes6-13为站牌的MAC地址。