基于ZigBee技术的树簇网络监控系统设计

　　在终端设备嵌入式软件中，操作系统模块主要实现的是简单的任务轮询和工作调度的功能，同时还需实现节点硬件的初始化和功能配置。这个操作系统模块不是真正意义上的操作系统，而是一个具有操作系统任务调度功能的模块。该操作系统模块在Z-Stack中由OSAL组件构成。操作系统模块的任务调度具体方式是：首先，为需要实现的功能建立任务，且每一个任务有不同的事件。当操作系统运行时，会不间断地轮询所有任务的标志位。若标志位有效，则表明该任务有事件发生，调用任务事件处理函数，并在任务处理函数中，根据标志位，判断是什么事件发生。然后，系统做出对应的操作，最后将标志位清零。

3．2 树簇拓扑的形成及路径发现与维护

　　由于文章篇幅有限，不能依次介绍方案中比较关键的应用层、硬件描述层、NWK层以及OSAL，以下着重描述NWK层的树簇拓扑的形成以及路径的发现与维护。

　　Z-Stack总共默认65 000个设备入网。为保证网络中每个节点的地址是唯一的，使用了分布式寻址方案，由父节点分配子节点地址。此种算法保证了控制端的数据包能够精确地发送到指定设备，子节点也只能有一个父节点，有助于网络的可测量性。在网络初始化之前，有几个参数需要配置，分别是MAX_DEPTH、MAX_ROUTERS 和MAX_CHILDREN[6]。

　　MAX_DEPTH决定了网络的最大深度。协调器在最顶层，位于深度0；它的子节点位于深度1，依此类推。MAX_CHILDREN决定了一个路由器或者一个协调器可以处理的最大子节点个数。MAX_ROUTERS决定了一个路由器或者一个协调器可以连接的最大路由器的个数。这个参数是 MAX_CHILDREN的一个子集，终端设备使用(MAX_CHILDREN-MAX_ROUTERS)剩下的地址空间。图4为使用自定义栈配置后的网络拓扑和节点地址分配示意图。LAYER1最多20个节点，其中包含6个路由节点。

在网络初始化过程中，协调器先将自身设置为一个簇标识符为0的簇头，并向临近的设备以广播方式发送信标帧。接收到信标帧的设备(路由器或终端设备)向簇头请求加入网络，如果作为父节点的协调器允许该设备的加入，则将其作为子节点加入到它的邻居表中，同时，请求加入的设备将协调器作为父节点加入到邻居表中，成为从设备。已经加入网络的路由器也广播信标帧，以这种方式，直到所有设备都接入网络。在接入网络的同时，广播信标帧的父节点会向接人的子节点分配唯一的 16位网络短地址。图5是网络建立和节点入网流程。