為了解決ZigBee無(wú)線抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集發(fā)送集成度不高、設(shè)備繁瑣等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)ZigBee無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的研究和對(duì)當(dāng)前無(wú)線抄表系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程的分析，設(shè)計(jì)出一種基于ZigBee的電表數(shù)據(jù)收發(fā)終端。該終端主要是將MCU系統(tǒng)和RF CC2430無(wú)線射頻芯片相結(jié)合，包括數(shù)據(jù)接收、無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送和電源三個(gè)硬件電路部分，完成對(duì)電表數(shù)據(jù)的接收和無(wú)線發(fā)送，重點(diǎn)闡述該終端節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)流程。通過(guò)對(duì)其在無(wú)線抄表系統(tǒng)中檢測(cè)，接收發(fā)送數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。實(shí)踐表明，該終端可作為一個(gè)通用模塊應(yīng)用到其他無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)中，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和可移植性的特點(diǎn)。

0、引言

隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不斷興起，由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)極大的優(yōu)越性，使得越來(lái)越多的行業(yè)有線產(chǎn)品和技術(shù)被無(wú)線替代，在我國(guó)，自動(dòng)無(wú)線抄表技術(shù)(AMR)作為一種新型的抄表技術(shù)，具有易操作，成本低，不入戶等優(yōu)點(diǎn)，ZigBee作為一種新興的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有功耗低、速率低、可靠性高、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)工作于國(guó)際免費(fèi)頻段，相比其他無(wú)線技術(shù)的較高網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用，大大降低了成本，很適合應(yīng)用于自動(dòng)無(wú)線抄表系統(tǒng)中。本文所設(shè)計(jì)終端是無(wú)線抄表中的重要一部分，數(shù)據(jù)收集主要采用RS 485總線和MCU控制模塊，無(wú)線發(fā)送部分采用ZigBee無(wú)線通信模塊。

1、ZigBee協(xié)議分析

ZigBee協(xié)議棧依次從最底層開始由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成，其中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層由IEEE 802．15．4工作組制定，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層(APL)由ZigBee聯(lián)盟制定。物理層定義了3種流量等級(jí)：當(dāng)頻率采用868 MHz時(shí)，提供20 Kb／s的傳輸速率；當(dāng)采用915MHz時(shí)，提供40 Kb／s的傳輸速率；當(dāng)采用2．4 GHz時(shí)，能夠提供250 Kb／s的傳輸速率，在我國(guó)采用的是這種免費(fèi)頻段。數(shù)據(jù)鏈路層可分為邏輯鏈路控制子層(LLC)和介質(zhì)訪問(wèn)控制子層(MAC)，其功能包括數(shù)據(jù)包的分段與重組，數(shù)據(jù)包的順序傳輸，無(wú)線鏈路的建立、維護(hù)和拆除，確認(rèn)模式的幀傳送和接收，信道接入控制、幀校驗(yàn)、預(yù)留時(shí)隙管理和廣播信息管理等。網(wǎng)絡(luò)層的功能包括拓?fù)涔芾�、MAC管理、路由管理和安全管理。應(yīng)用層是協(xié)議棧的最上層定義了各種類型的應(yīng)用業(yè)務(wù)。該系統(tǒng)中主要涉及ZigBee網(wǎng)路中數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，也可作為網(wǎng)絡(luò)路由器應(yīng)用。

2、無(wú)線抄表數(shù)據(jù)收發(fā)終端總體設(shè)計(jì)

RS 485總線具有很強(qiáng)的抗共模干擾能力，可以進(jìn)行多點(diǎn)和雙向通信，允許在一對(duì)雙絞線上驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)設(shè)備，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)收發(fā)器管理多個(gè)用戶電表�；�于RS 485總線電表簡(jiǎn)單易操作，成本低，市場(chǎng)上很多都是采用RS 485智能電表，該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用。無(wú)線Zig-Bee模塊通過(guò)SPI接口接收來(lái)自微控制器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，將數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送出去。

無(wú)線抄表數(shù)據(jù)收發(fā)終端在整個(gè)抄表系統(tǒng)中扮演的是路由和終端的角色，是一種全功能設(shè)備FFD(Full Function Device)。該系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路是：通過(guò)RS 485總線將電表數(shù)據(jù)收集，然后通過(guò)MCU電路處理，通過(guò)RS 232，SPI接口發(fā)送到ZigBee無(wú)線通信模，塊，最后利用無(wú)線通信模塊發(fā)送到路由器節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3、收發(fā)終端硬件設(shè)計(jì)

該終端系統(tǒng)主要包括：電表數(shù)據(jù)收集電路、無(wú)線發(fā)送電路和電源電路3部分。

(1)電表數(shù)據(jù)收集電路主要是MCU控制電路，處理RS 485發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。主要有MCU芯片，RS 485控制芯片、光耦隔離器、時(shí)鐘電路、穩(wěn)壓電路等構(gòu)成。

(2)無(wú)線發(fā)送電路主要是通過(guò)SPI接口接收MCU的處理數(shù)據(jù)，通過(guò)RF射頻天線發(fā)送。(責(zé)任編輯：admin)