ZigBee与WiFi的双模无线网关设计方案解析

数据。

　　Step2：读取一个字节，判定是否为自定义帧头。若不是，丢弃数据，回到Step1。

　　Step3：读取两个字节，匹配功能码。匹配失败，置错误标志位，丢弃数据，回到Step1。

　　Step4：读取一个字节，若该字节数据为0，则直接跳到Step6。

　　Step5：若读到的数据值为N（0 Step6：读取两个自己数据，对Step1~5读到得数据FCS校验，若无差错，发送N个字节的有效数据给Z-Stack协议栈，由ZStack协议栈发送给子节点。回到Step1。

　　Step7：若FCS校验错误，置错误标志位，丢弃已读数据，回到Step1。

　　图2 串口协议解析流程图

　　3 系统软件设计

　　3.1 系统软件架构

　　无线网关软件采用模块化设计，如图3所示，由硬件驱动层、操作系统、网络协议层和应用程序组成。硬件驱动层主要描述网关节点中ZigBee模块、 WiFi模块以及其他外设的一些驱动；操作系统层移植ARM Linux，添加无线网卡驱动模块；网络协议层主要包括ZigBee协议栈和WiFi协议栈；应用程序层主要移植了嵌入式Web服务器（BOA）、嵌入式数据库（Sqlite）、CGIC库和图形化用户界面（Qt）［5］。

　　图3 系统软件架构图

　　3.2 系统软件流程

　　根据系统软件架构图，系统软件数据流详细设计如图4所示。

　　图4 系统数据流图

　　以ZigBee终端节点发送至异地终端浏览器的数据为例，介绍数据传送的整个过程。当ZigBee协调器接收到来自ZigBee终端节点的数据后，封装成自定义帧的格式经由串口传送给Linux传输协议，经协议解析，将有效数据写入共享内存。当收到外部Web请求时，Web服务器通过CGI实时获取共享内存中的数据，并动态更新网页，经由WiFi无线网卡以无线的形式传送至终端浏览器。

　　3.3 测试与验证

　　利用嵌入式技术对两种协议进行解析，完成协议转换，最终利用手机通过WiFi远程访问Web页面，读取ZigBee终端传感器数据，并对ZigBee终端的小灯开关进行远程控制，实现双模网关的基本功能。实验结果如图5所示。

　　图5 实验结果图

　　结语

　　本文通过分析ZigBee与WiFi协议栈的特点，提出了一种双模无线网关转换的方案，该方案可以很好地完成ZigBee组网、远程数据采集和远程控制等任务。实验结果表明，基于ZigBee和WiFi的双模网关切实可行，可以实现全无线网络的组建，为网络通信从有线向无线过渡提供了一种解决方案。