提出了一种以ZigBee技能为中心的机动车归纳检测体系计划,以CC2430无线通讯芯片和LPC2292微操控器为中心规划了数据收集终端节点和网络和谐器，并对体系的数据收发进程以及无线网络组网进程进行了详细剖析,给出了关键技能完结进程。
跟着无线技能使用范畴的不断扩展，工业操控范畴开端运用无线通讯技能进行现场数据传输，与有线设备比较，无线通讯技能具有本钱低、无需布线等长处。近年来，面向低本钱的无线网络通讯规范ZigBee备受重视，不断开宣布依据ZigBee规范的无线网络通讯设备及依据ZigBee规范的无线网络通讯技能(以下简称ZigBee技能)。ZigBee规范是树立在IEEE 802.15.4协议的根底之上，具有强壮的设备联网功用。它首要支撑三种自组织的无线网络类型：星型网络、对等网络、簇树状网络。网络体系节点具有多跳路由功用，特别是能够组成蜂窝网状网络结构，因而，具有很强的网络健壮性和体系可靠性。
ZigBee技能具有低功耗、低本钱、短时延、高容量、免布线等特色，以其为中心对现有的机动车检测体系进行技能晋级，将极大地简化体系结构，下降出产及保护本钱。
1 体系总体规划
完好的机动车检测体系一般由后台办理体系、前台操控体系、现场检测体系三部分组成。后台办理体系由服务器、作业体系、收费机等组成；前台操控体系由主控核算机体系、前置板、光电开关、网络体系、录入程序、通讯服务程序等组成；现场检测体系由CO/HC剖析仪、烟度计、车速查验台、轮重仪、制动查验台、侧滑查验台、前照灯检测仪、声级计及二次外表等组成。依据ZigBee无线网络的检测体系框图如图1所示。
在检测体系中选用星型拓扑结构，只要一个网络和谐器操控整个网络的通讯，首要完结网络同步和保护设备之间的链接办理。在网络中，终端设备之间不能直接通讯，只能经过网络和谐器合作完结设备之间的通讯。
现场检测体系中每一个检测工位的检测设备均内置ZigBee模块成为无线终端节点，网络和谐器经过UART接口与前台操控体系中的主控机相连。使用时，将终端设备(终端节点)衔接于现场检测设备；基站(和谐器)衔接于前台主操控机。终端设备部分对实时收集的数据进行滤波处理核算，处理后的数据经过芯片CC2430内部集成的ZigBee射频( RF)前端调制成模拟信号发送出去。基站部分的CC2430将收到的长途数据解调后经过UART接口传输给上位机，进一步对数据进行处理、剖析、显现、存储和同享。因为设备一次性置于现场数据收集点，无需额定布线，下降了施工难度和本钱。一起，即便某一设备呈现毛病，也不会影响其他设备的正常作业，增强了体系的可靠性和安稳性。因为能够将设备带离现场数据收集点，也使检修作业愈加方便快捷。
2 终端节点与和谐器规划
终端节点由ZigBee芯片CC2430、LPC2292、外存储器Flash、ADC模块、RS232及RS485接口组成，担任现场检测数据的收集、存储与无线发送。终端节点硬件原理图如图2所示。CC2430是IEEE802.15.4规范的低本钱、低功耗单片高集成度的解决计划，作业在ISM免费频带上，作业频率为2.4 GHz。
终端节点相当于通讯协议转化器，依据所衔接的检测设备（如CO/HC 剖析仪、烟度计、车速查验台、轮重仪、制动查验台等）的接口特性设置了相应的通讯接口(RS485、RS232以及A/D采样接口)，直接进行数据收集与剖析。操控模块主芯片是ARM7TDMI-S内核的LPC2292，最高作业频率为60 MHz,内含256 KB的Flash空间和16 KB的RAM空间，外围操控部分包含定时器模块、捕捉/比较模块、A/D转化模块、SPI接口和USART串口等，完结体系的操控和处理功用。
CC2430与主操控器是经过SPI衔接的，其间主操控器处于主形式，CC2430处于从形式。LPC2292还有4个I/O与CC2430相连，首要作用为必要时查询CC2430的状况。CC2430运用SFD、 FIFO、 FIFOP和CCA 4个引脚表明收发数据的状况。SFD脚高电平表明处于接纳状况；FIFO和FIFOP引脚表明接纳FIFO缓存区的状况；CCA引脚在信道有信号时输出高电平，它只在接纳状况下有用。CC2430是一个半双工的RF芯片，在同一时刻只处于一种作业状况。CC2430有15个指令寄存器，每个寄存器都有一个固定的地址。发送缓冲与接纳缓冲是分隔的：TXFIFO、RXFIFO各128 bit。
和谐器的硬件结构与终端节点相似，在此不再赘述。数据传输的格局规则如表1,帧数据格局为：检测工位编号（1B）+数据内容（4B）。
2.1 硬件数据发送程序
发送程序首要经过查询状况字来保证CC2430答应发送，若答应发送，程序先把残留在TXFIFO中的信息清空，然后将待发送的数据包经过SPI写入TXFIFO中。然后经过SPI接口触发发送指令,即STROBE_ STXONCCA。经过状况位来判别是否发送成功，若不成功则调用CSMS/CA的算法屡次测验；若发送成功，则向上层回来发送成功的原语。程序流程如图3所示。
2.2 硬件数据接纳程序
当CC2430接纳到一个有用的数据包后，会经过拉高FIFOP引脚电平指示数据包的到来。主操控器检测到FIFOP的高电平会触发外部中止，运用中止函数来接纳数据，此中止优先级设为最高。程序流程如图4所示。
3 网络树立与通讯
本文规划的网络体系未运用ZigBee联盟界说的规范装备文件，而在使用程序中对网络进行装备。设置节点的最大子节点数为5，网络深度为3，子节点中最大路由器个数为3，由此可核算出网络最大节点数为66。
在ZigBee技能界说的LR-WPAN中，网络树立的起点是PAN网络和谐器(PAN Coordinator)。节点在两种情况下将树立一个新的PAN网络： (1)在自动扫描时没有收到任何信标帧； (2)收到的信标帧参数与本身节点才能不相匹配。
树立PAN网络进程如下：
(1)和谐器节点加电后，首要由网络层发布NLME-NETWORK-FORMATION.request 原语，之后由网络层办理实体(NLME)恳求MAC层检测网络信道，经过发布MLME-SCAN.request 原语扫描有用信道能量，扫描完结后的成果由MLME-SCAN.confirm 原语回来至网络层办理实体。NLME依据能量检测成果将能量水平较低的信道丢掉不必，之后对选出的信道进行自动扫描，终究找出树立网络的最佳信道（默以为18信道）。
(2)挑选网络标识。每一个网络都分配有一个独立的网络标识PAN ID。网络中的设备依据此标识来承认自己所属的网络。在完结第一步的作业之后，和谐器节点在此信道上挑选一个随机的网络标识，并开端侦听该信道。本体系选用18号信道对应的PAN ID编号0x1aab。
(3)设定网络地址。一旦网络标识被选定，NLME将挑选一个16位网络地址，一起经过发布MLME-SET. request原语修正MAC子层的PIB特点macShortAddress，与其保持一致。此刻NLME将向MAC层发布MLME START.request 原语开端一个新的PAN的操作。然后，网络层办理实体(NLME)经过发送NLME-NETWORK-FORMATION.confirm 原语将初始化ZigBee和谐器的履行成果告诉上一层。
在ZigBee和谐器设备树立网络后，终端设备可作为子节点参加和谐器树立的网络，子节点参加网络的方法有两种：经过MAC层相关方法参加网络；经过指定的父节点直接方法参加网络。本文取前种方法。
首要子节点调用NLME-NETWORK-DISCOVERY.request 原语，设定待扫描的信道以及每个信道扫描的时刻，一旦MAC层完结了扫描，将发送 MLME-SCAN.confirm 原语,奉告网络层，网络层将发送NLME-NETWORK-DISCOVERY.confirm 原语，奉告使用层，使用层从相关表中挑选所发现的网络参加。一旦潜在的父节点承认，网络层将调用MLME-ASSOCIATE.request 原语到MAC层。当收到节点的入网恳求后，和谐器的MAC层会将分配给子节点的16 bit网络地址与其IEEE 64 bit网络地址存入AddressMap，并在NeighborEntry中加以记载。和谐器将在相关表中创立一个表项，作为其子节点，并经过MLME-ASSOCIATE.reponse 原语，将16 bit网络地址包含在承认信息中回来终端节点。
图5是和谐器组网以及终端节点入网的相关信息显现。在调试形式下硬件经过串口向核算机发送数据，串口传输设置为:速率9 600 b/s, 8位数据位，1位开始位，1位中止位，无奇偶校验。图5左边显现了和谐器组网及增加子节点的进程，右侧则显现了子节点入网进程。
ZigBee是一种高性能的短距离、低速率无线网络技能，具有广泛的使用远景。机动车检测体系终端设备较多、现场环境杂乱，选用ZigBee技能来构建无线传感器网络、完结对各检测工位数据的实时处理，具有组网简略、体系花费少、扩展网络简单、通讯安稳、保护简洁等长处，这是机动车检测体系集成化、智能化的新趋势。
