基于ZigBee的工业无线网关研究

4 功能测试

无线网关硬件设计采用双CPU模式，即AT91R40008+CC2430模式。AT91R40008是一款基于ARM7内核的处理器，在网关开发中用于承载以太网协议；CC2430是一款基于IEEE802．15．4协议的无线通信芯片，它包括1个2．4 GHz的射频收发器和1颗工业级小巧高效的8051控制器，用于承载无线通信协议。这种解决方案能够提高系统性能并满足以ZigBee为基础的 2．4GHz的ISM波段应用需求。

4．1 测试方法

对无线网关的测试主要采用两款工具软件——TI公司的Packet Sniffer forCC2430和免费开源的Ethereal，主要测试无线网关数据的收发功能、协议转换正确性以及无线网络管理功能等。Packet Sniffel for CC2430为无线通信协议分析软件，配合C51RF一3无线网络协议分析仪可以捕获空中ZigBee无线数据报文；Ethereal为专用于通过网口捕获以太网报文的以太网协议分析软件。测试时，可通过两款协议分析软件分别捕获无线和以太网数据报文，对这两种报文进行分析比较，从而完成对无线网关相关功能的验证；同时也可通过无线网关建立无线测控系统，通过专用无线组态软件对系统进行相关功能测试，从而验证无线网关功能。

4．2 测试界面及分析

(1)数据收发及协议转换功能验证

图4所示为Packet Sniffer for CC2430捕获空中的无线数据报文。无线数据报文包括接收时问(Time)、帧长度(Length)、帧控制域(Frame. controlfield)、序列号(Sequence number)、个域网标识符(PANID)、目的地／源地址(Dest／Source Address)等信息。画线部分(16 99 1401 00 04 01 OO 01 09 08 02 00)为无线报文中的实时数据。此数据为无线设备发送出的无线报文有效载荷，由无线网关CC2430射频部分接收。



图5为上位机通过Ethereal协议分析软件抓包获取的以太网数据报文，包括以太网头帧、IP报文头字段以及UDP头字段等。画线部分(16 99 14 01 00 04 01 00 01 0908 02 00)为TCP／IP协议数据域。数据域载荷与图5中无线数据载荷相同，从而验证了网关数据收发功能以及协议转换的正确性。



(2)网络管理功能验证

通过无线网搭建无线测控系统验证无线网关的无线网络管理功能。图6所示为无线组态软件监测无线测控系统示意图。图中无线测控系统为实验环境中组建的一树型拓扑结构，由无线网关、路由设备、现场设备组成，无线网关负责完成无线网络的形成、维护以及地址分配等功图6 通过无线网关组建无线测控系统组态示意图能。实验环境中经过长时间运行，无线测控系统运行稳定，无线网络通信正常，从而可以验证无线网关的网络管理功能的完备性。



结语

随着无线通信技术逐渐进入工业领域，无线通信系统在工业通信网络中应用逐渐增加，而目前工业通信网络通信协议繁多，多种通信标准并存，因此不同传输介质、不同速率、不同通信协议的网络之间互联问题也逐渐成为人们关注的重点。本文介绍了一种采用ZigBee无线通信技术的工业无线网关，无线网关在实现工业无线测控系统与工业以太网互联的同时也可以完成对无线网络的管理。工业无线网关的实现优化了整个工业通信网络，为工业控制领域从有线向无线延伸提供了一种有效的解决途径。

参考文献

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作者：湖北黄石理工学院重庆邮电大学 胡国珍 重庆邮电大学 王 泉  来源：单片机与嵌入式系统应用2009（5）