4 節點網絡自組織和自愈功能測試

進行ZigBee組網測試時，通過設置4個節點（其中1個協調器節點、兩個路由節點、1個終端感知節點）進行自組和自愈網絡測試。采用串口調試助手和TI公司監控軟件ZigBee_Sensor_Monitor進行組網測試。串口配置：端口號COM8，波特率38 400 bps、8位數據位、l位停止位。測試過程中，系統通過串口實現協調器與上位機監控端通信。協調器匯聚各個節點采集的信息，串口接收到的數據幀定義如表l所示。

表l 數據幀格式

由于每個網絡只能擁有網絡內唯一一個協調器，協調器通電后，初始化其中64位IEEE地址為0x00124B000lFA9D87，網絡短地址PAN lD為0x00100，協調器執行zb_BindDevice（）接收其他節點綁定請求，組建網絡。

路由節點l上電后，自動搜索父節點（即協調器節點）加入網絡，入網成功則路由節點l周期性發送節點信息經協調器上傳到PC端，串口接收到數據信息為0x（FE 0A 46 87 01 00 02 00 04 00 FF FF 00 00 CC），根據表l中對數據幀定義，其中路由節點l短地址PANID為0x000l，其父節點PAN lD為Ox0000。繼續將路由節點2上電加入到網絡中，路由節點2搜索父節點（即協調器節點），入網成功后路由節點2周期性發送數據信息，上位機通過串口接收數據信息為0x（FE OA 46 87 3E 14 02 00 04 00 FF FF 00 00 E7），根據表l中對數據幀定義，其中路由節點2短地址PAN ID為0x143E，其父節點PAN ID為0x0000。

繼續將終端節點上電加入到網絡中，終端節點自動搜索并綁定到距離其最近的路由節點2，成功入網后終端節點周期性地將采集到的信息通過路由節點2和協調器節點上傳到PC端。串口接收數據信息為：0x（FE 0A 46 87 6D 28 02 00 04 00 14 23 3E 14 95），其終端節點短地址PAN ID為0x286D，其父節點PAN ID為0x143E，信息位0x14表示當前采集溫度為20℃，4個節點無需人工干預，組網成功，實現了網絡拓撲結構的自動組建功能。終端節點入網成功后通過上位機組網監控界面如圖7所示。

圖7 節點組網結構

設定路由節點2故障，中斷信號傳輸，則終端節點會自動搜索網絡找到距離其最近的父節點（即路由節點1），綁定并入網成功，同時周期性地向協調器發送采集數據信息。串口接收到的數據信息為：0x（FE 0A 46 87 30 14 02 00 04 00 13 23 0l 00 D8）。其中終端節點短地址PAN ID為0x1430，其父節點PAN ID為0x0001，信息位0x13表示當前采集溫度為19℃。當節點2發生故障時，網絡能夠自我修復，并對網絡拓撲結構進行相應的調整，無須人工干擾，系統能夠正常工作。節點自我修復后上位機組網監控界面如圖8所示。

圖8 節點修復組網結構圖

本文給出了一種基于ZigBee無線模塊多節點設備無線自組網方案，詳細介紹了ZigBee數傳模塊節點硬件電路和軟件系統設計，通過對多個節點進行ZigBee數據采集測試完成網絡的自組織連接和自愈修復功能，使網絡系統運行正常。節點設備具有通信協議簡單可靠、靈敏度高、測量準確、功耗低，節點布置靈活、系統易于擴展等優點。另外，系統可應用于農村蔬菜種植、花卉園藝等各種類型溫室大棚環境的智能化監控、智能家居節點設備的組網、工業節點的無線定位、醫療物聯網等領域，具有較大的市場競爭力和廣闊的應用前景。