《無線傳感器網(wǎng)絡》課件 第11章 學生考勤管理系統(tǒng)；第12章 ZigBee 3.0、CC2530節(jié)點與CC2652R雙協(xié)議節(jié)點的通信實驗

第11章學生考勤管理系統(tǒng)

校園一卡通學生考勤管理系統(tǒng)由校園一卡通卡、讀卡器節(jié)點和服務器組成。（1）讀卡器節(jié)點：是考勤系統(tǒng)的主要設備，由RFID讀卡電路和ZigBee無線傳輸電路組成，每個教室一個，一個教學樓內的所有讀卡器節(jié)點組成一個無線傳感網(wǎng)絡。只要有一卡通卡進入讀卡器天線射頻能量范圍，讀卡器便通過射頻信號與一卡通卡通信，讀取一卡通卡卡中的學生數(shù)據(jù)，并將其傳給服務器。(2)校園一卡通卡：讀卡器通過一卡通卡內磁力線圈產(chǎn)生感應電流讀取卡內信息，完成讀卡操作。（3）服務器：服務器通過串口與一個ZigBee節(jié)點相連，讀卡器節(jié)點讀取的考勤信息傳輸?shù)椒掌?，服務器將考勤信息存入?shù)據(jù)庫。在服務器上搭建一個支持Servlet的Web服務器，使用Java語言對考勤信息進行管理，可以使用Android平板電腦作為服務器。系統(tǒng)組成（1）學生進入教室后，刷卡考勤，讀卡器節(jié)點讀取學生考勤信息，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌?，服務器將考勤信息存入?shù)據(jù)庫。（2）服務器上運行著一個基于Web的應用程序，對考勤信息進行管理，主要包括以下功能，學生管理、教師管理、課程管理、考勤信息管理、考勤信息統(tǒng)計、考勤信息通知等功能。。需求分析M104BPC系列讀寫模塊采用13.56MHZ非接觸射頻技術，內嵌低功耗射頻芯片MFRC522。用戶不必關心射頻基站的復雜控制方法，只需通過簡單的選定UART接口發(fā)送命令就可以實現(xiàn)對卡片完全的操作。該系列讀寫模塊支持MifareOneS50,S70,FM11RF08及其兼容卡片。M104BPC讀寫模塊1）尋卡，防沖突，選卡成功之后才可以進行塊的讀寫以及錢包功能等操作；2）在進行塊的讀寫，錢包等相關操作之前還需要進行密鑰認證，只有通過才可以進行相應操作；3）想將某塊作為錢包功能時，第一次必須用初始化錢包指令將該塊進行初始化；4）在做錢包備份時，必須在同一扇區(qū)內進行操作；操作MifareOneS50卡步驟第12章ZigBee3.0

ZigBee聯(lián)盟在2016年5月發(fā)布了ZigBee3.0協(xié)議。ZigBee3.0協(xié)議整合了各個領域的應用協(xié)議，解決了不同領域的ZigBee設備之間的兼容性問題，使其能夠真正地互聯(lián)互通。ZigBee3.0簡化了開發(fā)人員創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和服務的選擇過程。它具備了市場上應用ZigBee標準的數(shù)千萬臺設備的所有特征，支持智能家居、聯(lián)網(wǎng)照明和其他領域的設備之間的通信和互操作。ZigBee3.0基于IEEE802.15.4標準，工作在2.4GHz頻段。ZigBee3.0協(xié)議也增加了更多的產(chǎn)品類型和屬性定義，并且提升了通信安全性和穩(wěn)定性。12.1ZigBee3.0簡介目前TI公司支持CC2530的ZigBee3.0協(xié)議棧是Z-Stack3.0.2版本，它需要對應的IAR版本建議是10.20.1版本，其他版本不保證兼容性。安裝后，在C:\ZStack302\Projects\zstack\HomeAutomation目錄中存放著有關智能家居的多個ZigBee3.0例程12.1.1Z-Stack3.0.2

（1）GenericApp：通用例程。

（2）SampleDoorLock：門鎖例程。

（3）SampleDoorLockController：門鎖控制器例程。

（4）SampleLight：ZigBee3.0燈例程。

（5）SampleSwitch：插座例程。

（6）SampleTemperatureSensor：溫度傳感器例程。

（7）SampleThermostat：恒溫器例程。（8）Source：存放公共代碼的文件夾。HomeAutomation中的文件夾內容如下：ZigBee3.0設備在相互發(fā)送數(shù)據(jù)之前，需要先組建網(wǎng)絡。BDB（BaseDeviceBehavior，設備基本行為）是ZigBee的一個新特性，為各個ZigBee設備提供了一套統(tǒng)一的組網(wǎng)機制。BDB提供了7種組網(wǎng)模式給開發(fā)者使用//CommissioningModes#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_IDDLE0#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_INITIATOR_TL(1<<0)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING(1<<1)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_FORMATION(1<<2)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING(1<<3)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_INITIALIZATION(1<<4)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_PARENT_LOST(1<<5)BDB模式NetworkFormation模式，規(guī)定設備需要去建立一個中心信任的安全網(wǎng)絡。這種網(wǎng)絡的特點是所有需要加入到網(wǎng)絡中的設備都需要經(jīng)過信任中心的同意才能加入，而協(xié)調器本身就是這個信任中心。所有的協(xié)調器都必須要支持NetworkFormation模式，而對于路由器來說，這是可選的模式。NetworkFormation模式定義了設備如何加入到ZigBee網(wǎng)絡中，所有需要加入到ZigBee網(wǎng)絡中的設備都必須要支持NetworkSteering模式，包括終端和路由器。NetworkSteering模式ZigBee3.0是使用Cluster（簇）來描述設備的功能的。每種設備都有各自的功能，都有各自的一系列Clusters。發(fā)現(xiàn)與綁定是指ZigBee設備的Cluster之間的相互發(fā)現(xiàn)、相互綁定。所有的ZigBee設備都必須要支持FindingandBinding模式。FindingandBinding模式BDB組建網(wǎng)絡的一個重要函數(shù)是bdb_StartCommissioning（），通常情況下使用下面的代碼就能完成BDB組建網(wǎng)絡。

（1）讓協(xié)調器創(chuàng)建網(wǎng)絡，代碼如下：bdb_StartCommissioning(BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_FORMATION|BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING）

（2）路由器或終端設備加入網(wǎng)絡中，代碼如下：bdb_StartCommissioning(BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING|BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING）

BDB組建網(wǎng)絡應用程序使用bdb_RegisterCommissioningStatusCB（）函數(shù)注冊BDB回調函數(shù)，回調函數(shù)中將接收有關BDB執(zhí)行結果的通知。應用程序可以在收到某個通知后進行處理。例如，終端設備可以在加入網(wǎng)絡失敗后試著重新加入網(wǎng)絡。下面是一段BDB回調函數(shù)zclGenericApp_ProcessCommissioningStatus(）中的代碼，作用是如果終端節(jié)點執(zhí)行BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING模式成功則觸發(fā)事件GENERICAPP_SEND_MSG_EVT發(fā)送數(shù)據(jù)，如果失敗則觸發(fā)事件SAMPLEAPP_REJOIN_EVT重新加入網(wǎng)絡。BDB回調函數(shù)ZigBee聯(lián)盟在AF層與應用層之間添加了ZCL層，其最大的作用就是實現(xiàn)了各種ZigBee設備的互聯(lián)互通。ZCL（ZigbeeClusterLibrary，簇庫）定義了ZigBee設備的各種應用（Profile）、設備（Device）、簇群（Cluster）、屬性和命令，這些定義均由ZigBee聯(lián)盟統(tǒng)一制定。ZigBee聯(lián)盟各個廠商在開發(fā)ZigBee設備時遵循這些定義，便實現(xiàn)了互聯(lián)互通了，ZCL是ZigBee3.0的核心內容之一。ZigBee聯(lián)盟定義了許多標準的Cluster，可供所有開發(fā)者使用，每個應用程序都支持一定數(shù)量的簇集(Clusters)?？梢詫⒋丶暈榘詈蛯傩缘膶ο?。12.2ZCL

TI的SimpleLinkMCU平臺是一個資源豐富、使用廣泛的平臺，通過將一套穩(wěn)健耐用的硬件、軟件和工具在單一開發(fā)環(huán)境中集成，該平臺可加快產(chǎn)品開發(fā)的進程?；隍寗?、框架和數(shù)據(jù)庫等共享基礎，SimpleLinkMCU平臺全新的軟件開發(fā)套件（SDK）以100%的代碼重用率實現(xiàn)了可擴展性，從而縮短了設計開發(fā)時間，并允許開發(fā)人員在不同的產(chǎn)品中重復利用此前的投入。SimpleLinkMCU平臺12.4CC2530節(jié)點與CC2652R雙協(xié)議節(jié)點的通信實驗TI的SimpleLinkMCU平臺是一個資源豐富、使用廣泛的平臺，通過將一套穩(wěn)健耐用的硬件、軟件和工具在單一開發(fā)環(huán)境中集成，該平臺可加快產(chǎn)品開發(fā)的進程?；隍寗印⒖蚣芎蛿?shù)據(jù)庫等共享基礎，SimpleLinkMCU平臺全新的軟件開發(fā)套件（SDK）以100%的代碼重用率實現(xiàn)了可擴展性，從而縮短了設計開發(fā)時間，并允許開發(fā)人員在不同的產(chǎn)品中重復利用此前的投入。SimpleLinkMCU平臺多協(xié)議無線MCU允許用戶在遠距離Sub-1GHz網(wǎng)絡中使用低功耗Bluetooth，或在低功耗Bluetooth中使用Zigbee，或使用其他無線協(xié)議組合。多協(xié)議無線MCUCC2652R是一款多協(xié)議無線2.4GHzMCU，面向Thread、Zigbee、低功耗Bluetooth5、IEEE802.15.4g和TI15.4-Stack等多種網(wǎng)絡協(xié)議。CC2652R是具有成本效益、超低功耗、2.4GHz和低于1GHz射頻SimpleLinkMCU平臺中的一員。非常低的有源射頻和微控制器(MCU)電流以及低于1μA的睡眠電流和高達80KB并受奇偶校驗保護的RAM?？商峁┳吭降碾姵貕勖?，并支持依靠小型紐扣電池在