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3.2 ZigBee 网络无线传送程序设计

ZigBee 协调器节点上电后，ZDO层首次进行一系列的初始化工作，然后调用ZDO层的初始化设备函数，最终触发网络初始化函数，开始构建一个新的网络。据上海.羿歌所认识，建立网络时，协调器节点首先逐个对各个信道进行扫描，根据各个信道的能量值进行排序，选择能量值达到一定大小的信道为可用信道。其次，由网络层在可用信道中选定信道，并随机选择一个在所选信道中唯一的16位网络标识符(PANID)分配给这个新建的网络[8]。协调器的软件设计流程图如图4所示。

终端采集节点上电以后进行设备初始化，然后检测周围是否有网络存在，当发现有网络存在时，网络层将给予ZDA层发现网络反馈信息，然后由网络层向能量强度相对较大的网络发出加入网络请求；加入网络成功，则网络层将给予ZDA层加入网络反馈。成功加入网络之后开始向协调器发出绑定请求，绑定成功后开始对光照数据进行采集，将采集到的数据进行预处理并无线发送至协调器节点。传感器终端采集节点软件流程图如图5所示。

3.3 3G网络无线传送部分设计

3.3.1 usb_modeswitch的移植

usb_modeswitch是一种在Linux系统下对USB设备的工作模式进行转换的工具，用于控制含有多个USB子设备的USB设备。在Linux环境下，厂家一般不会提供USB设备在Linux系统上的驱动,所以需要用usb_modeswitch工具来进行模式转换。设备模式依赖usbstorage和usbserial，所以在开发板上需要有这两种模块的支持，设备小能够正常工作于这两种模式下。

usb_modeswitch依赖于libusb提供的一系列库文件，首先需要安装libusb。解压并进入libusb1.0.6目录，使用如下命令建立子目录install，用于存放最后生存的库文件与头文件。usb_modeswitch移植过程略——编者注。

3.3.2 PPPD的移植

Linux在内核中已经支持3G模块驱动和PPP网络协议栈，需要做的工作是在内核中配置3G模块驱动和PPP网络协议栈的相关选项。PPPD的移植过程略——编者注。

在开发板文件系统/etc/ppp/peers目录下边创建三个文件,代码略——编者注。

3.3.3 主节点与上位机通信程序设计

通过PPPD的拨号，可以建立数据链路层的连接，数据链路层采用PPP协议，它是一种面向字符的协议，是为在两个对等实体间传输数据包连接而设计的，使用可扩展的链路控制协议LCP来建立、配置和测试数据链路。网络程序还需要TCP/IP协议的支持，Linux内核已经保留了对TCP/IP以及其他的网络协议的支持。最后编写嵌入式Linux上的网络客户端应用程序和Windows网络服务器端应用程序,传送想要传送的数据。主节点主控制器与上位机服务器通信的程序流程图如图6所示。

图6 主节点与上位机通信程序流程图

3.4 服务器上位机监测部分

服务器上位机软件的开发采用Microsoft Visual C++6.0开发环境,采用的是面向对象的程序设计方法，对于每一个窗口都建立了相应的类，在类的基础上创建对象，对对象的操作就是对其对应的窗口的操作。监控中心软件主要实现以下功能：建立服务器端并接收客户端的连接；接收客户端发送过来的数据并显示；实时曲线显示；历史数据查询。

4 调试测试

4.1 系统调试

在系统调试过程中,传输数据时上位机接收到的数据有个别是错误的,通过查看二进制代码发现0x11、0x13字符没有接收到。缩小范围查看问题出在哪个环节，检验发现主节点控制器S5PV210没有接收到0x11、0x13字符，而主节点CC2530单片机已经接收到了0x11、0x13字符，那么问题一定出现在串口上。

在Linux串口编程中都没对c_iflag（termios成员变量）这个变量进行有效的设置，这样传送ASCII码时没有问题，但传送二进制数据时遇到0x0d、0x11和0x13却会被丢掉。这几个字符是特殊字符，被用作特殊控制了，只需要关掉ICRNL和IXON选项即可。

具体做法是在主控制器Linux串口初始化函数中添加以下语句：

options.c_iflag &= ~(ICRNL | IXON | IXOFF);

options是之前定义的termios类型的结构体。通过以上设置就可以屏蔽掉0x11、0x13字符的特殊功能，从而能正常传送以上字符。

4.2 系统功能测试

连接好硬件设备后，配置编译内核，将编译好的内核通过USB下载到开发板上，然后重启。再将编译好的应用程序通过串口终端下载到开发板上。将3G上网卡插到USB接口上，使用如下命令建立3个TTY设备文件节点，代码略——编者注。

我们可以看到PING新浪的WEB服务器可以PING通，说明已经成功接入因特网了。然后将4个终端分节点放在不同的光照环境下，启动上位机软件，建立服务器端，开始等待接收主节点客户端的连接请求和发送过来的数据并且显示。启动主节点客户端程序来连接服务器，最后启动分节点的采集传送程序。上位机接收到并显示的监测数据图略——编者注。

结语

本文阐述了一种将低成本、低功耗的短距离无线ZigBee 技术与远距离3G移动通信技术相结合的远程无线测光系统，并完成了对采集终端节点、协调器主节点的软硬件设计，通过编写Windows平台上位机软件对采集到的数据进行实时显示与分析。