融合GPRS技术的ZigBee无线网络

主控制微处理器连接有CAN总线收发器和CAN总线控制器，它们可以和本地控制单元有线连接，并且通过CAN总线协议和网络协调器进行数据交换，再通过网络协调器与ZigBee网络进行局域数据交换或者通过GPRS进行广域数据交换。CAN总线模块采用Microchip公司的MCP2515和MCP2551组合实现，通过CAN总线模块可以和本地控制单元实现数据交互以实现应用工业控制或者科学医疗楼宇自动化控制等应用，CAN应用符合CAN2．0B总线规范。

对于射频电路来说，器件的相互干扰成为一种敏感的负面因素，本混合系统网络协调器由于包含了两种射频单元因而这个考虑变得更加重要，在PCB设计中，两个射频部分在布线的时候采取了分开布局的考虑，而且在射频部分各自加装了金属板屏蔽以避免射频的相互干扰，并在软件设计时避免两种射频的同时发射或接收。
本混合系统的测试系统为RFD器件，RFD器件只进行数据的收发，并通过CAN总线收发器和局部控制单元进行数据交互。RFD器件的收发频率和混合系统网络协调器的ZigBee单元的收发频率一致，应用802．15．4标准实现初始化和接入ZigBee网络，实现ZigBee网络的组网和数据收发。
3．3 GPRS-ZigBee混合系统网络协调器的软件设计
3．3．1 ZigBee模块软件结构
ZigBee协议栈是基于OSI模型分层设计，分为驱动层、协议层和应用层。驱动层主要提供硬件控制和相应的接口，协议层主要包括基于802．15．4协议的物理层数据链路层和网络层，应用层调用协议层提供的服务，完成系统操作并和其他模块通讯。
3．3．1．1 驱动层的设计
驱动层的设计主要是CCl000的驱动设计，CCl000可以由PDATA、PCLK和PALE实现通信配置，并由DIO和DCLK完成数据的传输。一个完整的CCl000配置要求发送29个数据帧，每个16位(7个地址位、1个读／写位和8个数据位)。驱动层的CCl000驱动以及驱动层和协议层的接口在AtMegal28中软件实现。
3．3．1. 2 协议层的设计
协议层主要完成网络的组成和网络成员的管理，其中物理层主要负责物理层数据的发送和接收，MAC层主要负责帧控制和数据校验，网络层主要负责网络的组建和网络成员管理，本设计为一个网络协调器和多个网络节点组成的星型网络，在组建网络前网络协调器首先检查网络环境，扫描网络信道，发送组网广播，通告网络的PAN ID以及自己的64位MAC地址，等待网络节点设备的连接请求，并依次登录网络节点设备。网络节点扫描信道，向网络协调器发出登录或者离开请求，等待网络协调器将该节点加入或删除出网络。
节点申请加入时搜索信道空闲状态，发送信标帧，在接收到多个带有链路质量信号参数的信标帧后，选取链路质量较好的节点并向协调器发出入网请求帧，协调器准许后会分配网内短地址给该节点。每个节点都有一个邻居表，并且可以对其动态维护，在该邻居表中含有一个父节点地址(除了根节点外)和多个子节点地址(除了叶结点外)，如此依次处理，则所有节点都登录形成无线网络，同理，一个节点离开网络时，将向其父节点发送请求帧，父节点在接收到请求后会将该节点从网络中摘除并向子节点发送响应帧。

网内传播的信息帧有四种类型，分别为信标帧、数据帧、命令帧和确认帧。以通用NWK帧为例，信息帧的格式为：