rfid_zb固件及通信协议方案_1

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1、ZigBee主动标签固件及通信协议设计该文档为RFID实验箱中关于zigbee主动标签固件程序和相关通信协议设计方案说明文档，设计的基本思路为使用ZB协议，利用TI的2530硬件平台，完成1对多的主动式RFID系统的设计。1系统基本要求（1）实现以2530平台为核心的主动式RFID系统。（2）以TI的zigbeeZ-Stack协议为基础。（3）系统可容纳最多500个标签。（4）同一时间标签处理能力为10个/秒（仅识别模式）。（5）标签同时具备识别（1按键，1双色LED）、温湿度监测、光强监测能力。（6

2、）标签使用2032锂电池，运行于识别状态待机时间不小于30天。2系统的实现2.1系统基本组成该系统的基本工作模式为一个1对多的无线通信过程，即为一个标准的星状网。系统基本组成示意图如下：上图中紫色的圆即为星状网中心节点，其他所有的设备（蓝色圆所示）都采用单跳（single-hop）直接与中心节点进行通信。ZigBee网络包括了星状网、网状网和混合网络。在这些网络中，其中星状网的整体功耗是最低的。ZigBee星状网中，中心节点即为协调器，协调器的供电方式采用主供电模式，协调器需要负责启动整个网络、对网络

3、进行维护和信息的收集。在本方案中，协调器将充当ZigBee主动标签的主机（Host）。其他所有的设备（上图中蓝色圆所示）都为ZigBee终端设备，终端设备没有特定的维持网络结构的责任，它可以睡眠或者唤醒，因此它可以是一个电池供电设备。在本方案中，一个ZigBee终端设备（需添加设计要求中相应的传感器）即为一个ZigBee标签。2.2系统工作流程该设计方案中的系统组成部分主要包括ZigBee协调器和ZigBee终端设备。所以ZigBee主动标签系统工作流程包含有系统中的ZigBee协调器的工作流程、Zi

4、gBee终端设备的工作流程以及这两种设备之间的信息交互流程。2.2.1协调器创建网络协调器（Host）上电后，首先进行协议栈初始化，然后进行ZigBee网络的建立，如果网络建立失败，协调器开启新一轮的网络建立，直到创建网络成功。创建网络成功后，将允许其它设备加入网络同时会通知上层应用网络创建成功。应用层将设置一个定时（周期暂定1S）发送广播信息事件，该广播信息将被加入该网络的终端设备接收。终端设备可以用该信息来检测本地设备是否还存在与已加入的网络中。协调器创建网络的流程图如下。2.2.2终端设备加入网

5、络终端设备（Slave）上电后，首先进行协议栈初始化，然后进行ZigBee网络的发现和加入过程，如果网络发现失败，终端设备将进入休眠模式，休眠时间为30S，休眠唤醒后再次执行网络的发现和加入过程。如果发现网络成功，且发现的网络一些参数与本地终端设备参数匹配，则终端设备将加入该网络。终端设备加入网络后，将会通知上层应用；上层应用将会接收到协调器（Host）的广播信息，终端设备将利用该广播信息来判断本地设备是否存在与当前网络中以及获得与主机的通信质量（信号强度等信息）。中断设备加入网络的流程图如下所示。2

6、.2.3主机与从机之间信息交互以及从机工作模式切换流程主机（协调器）与从机（终端设备）之间的信息交互以及从机多种工作模式之间的切换只有在协调器创建网络成功和终端设备成功加入网络后才会出现。主机创建网络成功后，将一直处于活跃的工作模式。主机以1S为周期发送一个广播信息外，还将转发上位机的一些指令到各个从机；同时还需接收从机发送的数据再转发给上位机。从机加入网络后，根据不同的情况，从机共有4种工作模式：活跃模式、待机模式1、待机模式2和待机模式3。从机活跃模式：从机加入网络后，处于能正常接收到主机的广播信

7、息状态。从机工作于活跃模式时，准备随时接收主机的指令，并回复相应的信息。如果主机有传感数据请求，从机在该工作模式中还需要启动AD转换或其他外部接口。从机待机模式1：从机工作于活跃模式下，如果在5S内没有收到主机的任何信息，从机将进入该工作模式。该模式为系统休眠4.9S后自动唤醒，然后处于100ms的激活状态，如果在100ms的激活状态下还没有收到主机的任何信息，然后再进入4.9S休眠过程，然后再自动唤醒，如此循环下去。如果在该工作模式中某一个100ms激活状态下收到了主机的信息，从机将跳出该工作模式，

8、进入活跃模式。当从机工作于待机模式1超过30S，将进入到待机模式2的工作模式。另外，从机工作于待机模式1时，在100ms激活状态时，只接收信息，不会向外发送任何信息；如果在该时刻接收到需要应答的主机命令，此时从机先进入到活跃模式然后再回复信息。从机待机模式2：从机只能从待机模式1进入到该工作模式，而且进入该工作模式前，从机已经在待机模式1下工作超过30S。该模式工作方式为系统休眠29.9S后自动唤醒，然后处于100ms的激活状态，如果在100ms的激活状