基于zigBee网络的路灯节能监控系统

2 控制器节点设计
控制器节点是组成网络的基本，是网络通讯的载体，是系统中的关键。其主要功能是实现信息的采集、无线通讯以及系统的控制。主要包括软件设计和硬件设计。
2．1 控制器节点硬件设计
该节点以CC2430为主要的硬件平台实现系统的设计。CC2430是Chipcon公司推出的用来实现嵌入式ZigBee应用的片上系统。在整个芯片上集成了模拟数字转换器、定时器和AES协同处理器等其他外设。支持2．4 GHz，IEEE 802．15．4／ZigBee协议。
路灯控制器主要由电压电流采集模块、功率调节模块、无线通讯模块和CC2430组成。其中电流电压采集模块是通过相应的采集电路将信号调理到0～5 V之间的信号，利用CC2430中的ADC模块来进行采样，从而获得路灯当前的电流和电压的信息；功率调节模块是由IR2159电子整流器组成的，利用CC2430中的定时器来输出占空比不同的脉冲，调节DIM引脚上的电压，从而调节路灯的照明亮度。最终实现对路灯的监控。图2为CC2430的原理图。

AIN0为电压采集通道，AIN1为电流采集通道。SD，FMIN，DMIN分别对应IR2159电子整流器的三个控制引脚。其中SD为控制电子整流器的开关，FMIN为当前电子整流器的开关状态，DMIN为IR2159的模拟调光接口，来控制光线输出的亮度。
2．2 软件设计
在控制节点之间，利用ZigBee通讯组成自组织的Mesh网络。该设计采用TI公司发布ZigBee的协议栈，来简化系统的软件部分设计，其中程序的主要组成包括协议栈的配置以及驱动函数的编写。
软件部分是在IAR环境中OSAL操作系统上编程。首先在用户应用层中初始化相关节点信息的配置以及相关事件处理的函数；然后在系统中添加任务。
在节点的配置过程中，首先确定应用中的设备类型，并为每个设备分配一个设备ID。然后确定设备间通讯的命令以及和每个设备的对应关系。创建简单设备描述符结构，最后编写相关的应用程序，确定绑定方案，使设备能够正确的交换数据包。
在系统中终端为监控设备，应该配置为路由节点。从而实现Mesh网络的组建。
终端设备包含两个命令，它们分别是：输入当前路灯状态，主要是用来反馈当前路灯的电压值和电流值，从而得到路灯的实时状况；另外一个是，关于上位机对下位机的输出控制指令来控制路灯的亮度以及开关。最终可以直接利用命令来控制各个功能的实现，从而保证了数据的安全性和通讯的可靠性，同时提高系统的通讯效率。
ZigBee中使用设备描述符数据结构来描述它们自己，包括在这些描述中的实际数据被定义在个人的设备描述符。
根据不同的命令实现相应的程序，在系统中主要包括对应NOW_STATE_CMD_ID命令的A／D采样程序，得到路灯当前的电流以及电压情况；以及LIGHT_CMD_ID命令的执行函数通过命令信息的数值调节IR2159的模拟信号输入值，最终调节路灯的亮度。