LPC1227的遠距離ZigBee無線網關設計
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2．3 EM310模塊電路
EM310是由華為公司設計的GSM模塊。它的輸入電壓設計在第1節中已有介紹。這里需要注意2點：
①串口引腳的連接。EM310模塊采用串口與LPC1227進行通信，EM310串口引腳的連接比較特殊。RXD對應終端設備的RXD口，TXD對應終端設備的TXD口。因此LPC1227與EM310相連時引腳分配如下：PIO0_1／RXD0對應RXD，PIO0_2／TXD0對應TXD。
②本次設計中雖然不需要使用EM310進行語音通話，但建議EM310模塊的RING引腳與LPC1227的GPIO引腳相連。因為EM310模塊在收到短信和語音呼叫時都會在RING引腳輸出低電平，LPC1227通過中斷可以及時計算出RING引腳低電平持續時間，從而盡快地對短信或來電進行處理，比采用軟件查詢方式更具有實時性。
3 軟件設計
網關的軟件系統主要由ZigBee協調器程序和嵌入式處理器程序構成。
3．1 ZigBee協調器程序
ZigBee標準定義ZigBee網絡中存在3種類型的設備：協調器、路由器、終端設備。其中協調器負責建立ZigBee網絡，因此網關中的ZigBee模塊需要在程序中配置為協調器類型。
協調器程序采用最新的TI公司推出的ZigBee協議棧2007版，該協議棧可很好地支持網絡的自組織和自愈合。相對于目前使用較多的ZigBe e協議棧2006版，07版協議棧在06版協議棧基礎上主要增加了支持多密鑰高安全性、大型網絡和分割傳輸等特性。
協調器程序在已有協議棧基礎上，主要還需增加如下部分：
①2007版ZigBee協議棧中包含了CC2591控制程序，為了使用CC2591，在協調器程序中需要開啟“halboard_cfg．h”文件中的HAL_PA_LNA編譯選項。
②增加串口處理任務，實現與網關處理器的串口通信。
③按照自定義的數據傳輸幀格式解析、處理接收到的數據，按照自定義的數據傳輸幀格式構造待發送的數據。
④定期向全網廣播包含RTC信息的數據包。定期廣播該數據包對于全網節點來說有兩種作用。一是該數據包可實現全網節點RTC同步；二是網絡中的其他節點可通過定期檢查有無收到該數據包判斷協調器有無出現異常。此設計很適合包含路由器、需要RTC同步的大型網絡。
⑤增加CC2530芯片的看門狗初始化以及定期喂狗程序。
3．2 嵌入式處理器程序
為了實現網關的低成本、高實時性設計，本次網關不采用任何嵌入式操作系統。整個軟件系統采用前后臺的編程思想，后臺ISR(中斷服務程序)和前臺主程序循環之間的數據交換可以通過事件標志和數據緩存區來實現。
由于EM310模塊內置了TCP／IP協議，因此網關的MCU向該模塊直接發送AT指令即可與目標上位機建立TCP／IP連接，實現數據的遠程無線傳輸；通過發送AT指令還可收發短信、掛斷語音通話。為了增強網關的靈活性以及降低運行成本，網關采用GPRS方式與上位機進行通信，同時保留處理短信功能，實現短信對網關的配置與操控。比如遇到目標上位機IP地址變動的情況時，可通過給網關發送短信，配置網關最新目標IP地址然后再與目標主機建立GPRS連接。
對于該部分程序，需要注意以下幾點：
①LPC1227具備在應用中編程的功能，對于需要掉電保存的信息可無須外擴Flash芯片而直接通過執行程序將特定信息保存到LPC1227芯片中。
②ZigBee協調器中RAM空間很有限，而且自身的Flash擦除次數也有限(CC2530支持約2萬次的擦寫，而LPC1227可支持約10萬次的擦寫)。考慮到保存ZigBee網絡中大量節點的16位網絡地址需要很大的空間，而協調器中RAM空間明顯不夠用，如果保存到協調器的Flash中又會影響CC2530芯片的使用壽命，因此采用LPC1227中的RAM空間來保存節點的網絡地址。畢竟LPC1227芯片8 KB的RAM空間足以保存一個大型網絡中節點的網絡地址。同時，LPC1227具備的在應用編程功能可將節點網絡地址信息保存在自身Flash中。
③本次設計中自定義的ZigBee數據傳輸幀的節點ID號采用一字節進行保存。因此，一個網關所建立的ZigBee網絡容量最大可為255個節點(除去協調器節點)。為了實現簡單的ZigBee節點網絡地址和節點號之間的地址映射，采用如下代碼實現(前提是節點編號從0到255)：
uint16 Node[256]； ／／定義用于保存16位網絡地址的數組
Node[x]=NetAddr； ／／保存節點號為x的網絡地址
NetAddr=Node[x]； ／／獲取節點號為x的網絡地址
嵌入式處理器程序的MCU程序處理流程如圖4所示。本文引用地址：http://cqxgywz.com/article/155537.htm
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