基于ZigBee无线传感器网络的智能家居设计
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1．3 网络节点的设计
如图2所示，传感器网络节点的基本组成和功能包括如下几个单元：(1)传感单元，将节点与物理世界联系起来，由一组传感器、激励装置和数模转换功能模块构成。(2)处理单元，由嵌入式系统构成，包括CPU、存储器、嵌入式操作系统等。(3)通信单元，由无线通信模块组成。(4)供电装置，此外可以选择的其他功能单元包括：定位系统、移动系统以及电源自供电系统等。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/154878.htm
在传感器网络中大量的节点部署在感知对象内部或者附近。这些节点通过自组织的方式构成无线网络，并以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中特定的信息，从而实现对任意地点信息在任意时间的采集、处理和分析。
监控节点主要完成两方面工作：将传感器放大电路输出的模拟电压转换成数字信号，再将这个数字信号通过ZigBee网络发送给网络协调器。监控节点加入网络后，一直处于睡眠状态，当收到来自外部的唤醒信号后，开始进行数据的采集或发送报警信号，完成任务后再次回到睡眠状态，直到下一次唤醒。
2 系统方案设计
2．1 网络的建立
ZigBee协议规定：只有当前还没有加入网络且具有ZigBee协调器能力的设备，可以尝试建立一个新网络。当建网过程开始后，协调器首先对协议所规定的信道或由物理层所默认的有效信道进行能量检测扫描。如果某个信道的能量低于预定值，则表示该信道是可用信道，并进行标记。然后，在可用信道中进行主动扫描，寻找信道中存在的ZigBee设备，找到一个最佳信道，即存在ZigBee设备相对较少的信道，由该信道所组建的网络即为佳ZigBee网络。这时，协调器通过一个PAN标识符来标注该信道，以识别该新建的网络。一旦选择一个PAN标识符后，协调器将会为自己分配一个0x0000的16位逻辑地址，这样就成功地启动了一个新网络，如图3所示。
(1)在网络开始建立前，首先要确定这个设备为ZigBee协调器。我们通过协议栈配置文件ZigBee．def中的#define I_AM_COORDINATOR来定义这个设备为ZigBee协调器。协调器的应用层调用NLME_NETWORK_FORMATION．request原语，发出建立网络请求，网络层收到这个原语后，要求MAC层执行信道能量扫描。
(2)MAC层调用MLME_SCAN．request，主要找到信道能量低于设定能量值的信道，标注这些信道是可用信道。通过函数NWKStartDiscovery()，对扫描的起始信道进行设置假定起始值为N。然后执行MACStartED()对信道进行能量检测扫描，得到信道能量值。
(3)通过MACStartScan(TRUE)对信道N进行主动扫描，判断是否发现网络。通过记录每次接收到的信标帧信息扫描可用信道中网络活动情况，并将扫描结果记录在个域网描述符列表中，最后找到一个最优信道。
(4)调用函数APLNetworkForm()在最优信道上建立网络，给网络随机分配一个PAN ID，通过MACSetShortAddrLSB(0x00)和MACSetShort AddrMSB(0x00)给协调器分配一个0x0000的网络地址，并把协调器的MAC地址存入邻居表中。网络层向MAC层发送MLME_START．request原语请求开始发送信标帧运行新的个域网，MAC层将运行结果通过MLME_START．confirm原语返回网络层。网络层收到个域网启动状态后，通过NL ME_NETWORK_FORMATION．confirm原语将告知应用层建立要求的网络状态。最后协调器应用层通过发送NLME_PERMIT_JOIN．request原语允许设备与网络连接。
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