以ZigBee技术为核心的机动车综合检测系统方案

2.2 硬件数据接收程序
　当CC2430接收到一个有效的数据包后，会通过拉高FIFOP引脚电平指示数据包的到来。主控制器检测到FIFOP的高电平会触发外部中断，利用中断函数来接收数据，此中断优先级设为最高。程序流程如图4所示。

3 网络建立与通信
　本文设计的网络系统未使用ZigBee联盟定义的标准配置文件，而在应用程序中对网络进行配置。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，由此可计算出网络最大节点数为66。
　在ZigBee技术定义的LR-WPAN中，网络建立的起点是PAN网络协调器(PAN Coordinator)。节点在两种情况下将建立一个新的PAN网络： (1)在主动扫描时没有收到任何信标帧； (2)收到的信标帧参数与自身节点能力不相匹配。
　建立PAN网络步骤如下：
　(1)协调器节点加电后，首先由网络层发布NLME-NETWORK-FORMATION.request 原语，之后由网络层管理实体(NLME)请求MAC层检测网络信道，通过发布MLME-SCAN.request 原语扫描有效信道能量，扫描完成后的结果由MLME-SCAN.confirm 原语返回至网络层管理实体。NLME根据能量检测结果将能量水平较低的信道丢弃不用，之后对选出的信道进行主动扫描，最终找出建立网络的最佳信道（默认为18信道）。
　(2)选择网络标识。每一个网络都分配有一个独立的网络标识PAN ID。网络中的设备根据此标识来确认自己所属的网络。在完成第一步的工作之后，协调器节点在此信道上选择一个随机的网络标识，并开始侦听该信道。本系统采用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将选择一个16位网络地址，同时通过发布MLME-SET. request原语修改MAC子层的PIB属性macShortAddress，与其保持一致。此时NLME将向MAC层发布MLME START.request 原语开始一个新的PAN的操作。然后，网络层管理实体(NLME)通过发送NLME-NETWORK-FORMATION.confirm 原语将初始化ZigBee协调器的执行结果通知上一层。
　在ZigBee协调器设备建立网络后，终端设备可作为子节点加入协调器建立的网络，子节点加入网络的方式有两种：通过MAC层关联方式加入网络；通过指定的父节点直接方式加入网络。本文取前种方式。            
　首先子节点调用NLME-NETWORK-DISCOVERY.request 原语，设定待扫描的信道以及每个信道扫描的时间，一旦MAC层完成了扫描，将发送 MLME-SCAN.confirm 原语,告知网络层，网络层将发送NLME-NETWORK-DISCOVERY.confirm 原语，告知应用层，应用层从关联表中选择所发现的网络加入。一旦潜在的父节点确定，网络层将调用MLME-ASSOCIATE.request 原语到MAC层。当收到节点的入网请求后，协调器的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中加以记录。协调器将在关联表中创建一个表项，作为其子节点，并通过MLME-ASSOCIATE.reponse 原语，将16 bit网络地址包含在确认信息中返回终端节点。
　图5是协调器组网以及终端节点入网的相关信息显示。在调试模式下硬件通过串口向计算机发送数据，串口传输设置为:速率9 600 b/s, 8位数据位，1位起始位，1位停止位，无奇偶校验。图5左侧显示了协调器组网及添加子节点的过程，右侧则显示了子节点入网过程。

　ZigBee是一种高性能的短距离、低速率无线网络技术，具有广泛的应用前景。机动车检测系统终端设备较多、现场环境复杂，采用ZigBee技术来构建无线传感器网络、实现对各检测工位数据的实时处理，具有组网简单、系统花费少、扩展网络容易、通信稳定、维护简便等优点，这是机动车检测系统集成化、智能化的新趋势。