3．2 系統(tǒng)管理

　　(1)地址映射

　　在無線傳輸中，網(wǎng)關(guān)主要根據(jù)地址信息來進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)。ZigBee通信協(xié)議中規(guī)定了兩種地址：64位的IEEE長地址和16位的短地址 (SADDR)。IEEE長地址作為全局地址，可在大范圍內(nèi)調(diào)用；短地址作為個域網(wǎng)地址，僅限于小范圍局域網(wǎng)內(nèi)通信使用。為了方便設備間的信息傳送，在協(xié)議轉(zhuǎn)換過程中進行了地址映射。通過建立地址表存儲現(xiàn)場設備的短地址(網(wǎng)關(guān)通信短地址固定為0000H)，表中每個短地址對應一個設備對象標識符(Ob- jectID)，控制網(wǎng)絡協(xié)議根據(jù)ObjectID來對不同設備進行操作。如需實現(xiàn)組播功能，只須定義一組ObjectID作為網(wǎng)關(guān)目的地址，地址映射示例如表1所列。

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　　128．128．2．202為網(wǎng)關(guān)在工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)分配的IP地址，用于有線網(wǎng)絡設備信息交換；0x000000220001、 0x000000220002等為無線網(wǎng)絡IEEE64位長地址，0x1347為16位的個域網(wǎng)標識符(PANI)ID)，0xl699、0x169A為 16位設備短地址(SADDR)。無線設備間通信可采用兩種方式：長地址或PANID+SADDR。兩種方式均對應于一個ObjeetID，地址映射減少了通信傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，從而提高了通信效率。

　　(2) 進程通信機制

　　為了提高系統(tǒng)的實時性，進程間通信采用消息觸發(fā)的方式，在有線協(xié)議(以太網(wǎng))的開發(fā)中移植了嵌入式實時操作系統(tǒng)μc／OS-II。進程間通信主要通過調(diào)用 μC／0S—II的消息函數(shù)——消息請求0SQrequest()和消息觸發(fā)OSQpost()來實現(xiàn)。在協(xié)議開發(fā)中，根據(jù)不同協(xié)議堆棧中不同層完成的功能進行進程任務劃分，根據(jù)任務優(yōu)先級來確定任務調(diào)用次序，未被觸發(fā)的任務始終處于消息請求狀態(tài)。如果同一時刻兩個任務被觸發(fā)，則根據(jù)優(yōu)先級觸發(fā)優(yōu)先級高的任務，而優(yōu)先級低的任務處于等待狀態(tài)。

　　3．3 無線／以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換

　　ZigBee無線網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換主要是實現(xiàn)ZigBee數(shù)據(jù)報文與以太網(wǎng)報文雙向轉(zhuǎn)換。圖3所示為兩種協(xié)議報文格式轉(zhuǎn)換圖。圖中給出了協(xié)議開發(fā)中定義每一層的字節(jié)數(shù)，其中PAYLOAD字節(jié)數(shù)可變，最大不超過127 B。當無線網(wǎng)關(guān)射頻部分(PHY層)接收到數(shù)據(jù)報文，根據(jù)ZigBee通信協(xié)議從PHY到APS解出其中有效載荷，然后將有效載荷加載 TCP(UDP)／IP(42 B)的報文格式，交由滿足IEEE802．3以太網(wǎng)通信協(xié)議的網(wǎng)卡處理，從而實現(xiàn)將無線接收到的信息傳輸?shù)酵獠靠刂凭W(wǎng)絡中。

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　　3．4 服務定義及實現(xiàn)

　　為實現(xiàn)有線網(wǎng)絡與無線網(wǎng)絡的信息交互及控制功能，無線網(wǎng)關(guān)須完成相應的服務功能。無線網(wǎng)關(guān)提供的基本服務主要有：讀／寫服務、信息分發(fā)服務、設備上線服務。服務功能在網(wǎng)絡連接成功后開始實現(xiàn)，不同服務對應不同的服務號。讀寫服務主要是針對設備參數(shù)的讀取和設置；信息分發(fā)服務是將無線通信設備采集到的數(shù)據(jù)周期性地分發(fā)到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再轉(zhuǎn)發(fā)到控制網(wǎng)絡；設備上線服務是標示設備當前狀態(tài)，即上線、掉線，該服務的服務類型為周期性，其他服務必須在此服務之后才能執(zhí)行。各種服務雖然完成不同的功能，但都通過同一服務接口，因此在實現(xiàn)中設計了一套相同的服務報文格式：?

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　　服務報文主要包含以下幾個關(guān)鍵部分：短地址、服務號、參數(shù)索引。CRC為安全校驗，LQI為鏈接質(zhì)量，PHYheader、MAC header、NwK header和APS header分別為物理層、媒體訪問控制層、網(wǎng)絡層和應用層頭字節(jié)，字節(jié)數(shù)與圖3中的規(guī)定相同。

　　4 功能測試

　　無線網(wǎng)關(guān)硬件設計采用雙CPU模式，即AT91R40008+CC2430模式。AT91R40008是一款基于ARM7內(nèi)核的處理器，在網(wǎng)關(guān)開發(fā)中用于承載以太網(wǎng)協(xié)議；CC2430是一款基于IEEE802．15．4協(xié)議的無線通信芯片，它包括1個2．4 GHz的射頻收發(fā)器和1顆工業(yè)級小巧高效的8051控制器，用于承載無線通信協(xié)議。這種解決方案能夠提高系統(tǒng)性能并滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的 2．4GHz的ISM波段應用需求。

　　4．1 測試方法

　　對無線網(wǎng)關(guān)的測試主要采用兩款工具軟件——TI公司的Packet Sniffer forCC2430和免費開源的Ethereal，主要測試無線網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)的收發(fā)功能、協(xié)議轉(zhuǎn)換正確性以及無線網(wǎng)絡管理功能等。Packet Sniffel for CC2430為無線通信協(xié)議分析軟件，配合C51RF一3無線網(wǎng)絡協(xié)議分析儀可以捕獲空中ZigBee無線數(shù)據(jù)報文；Ethereal為專用于通過網(wǎng)口捕獲以太網(wǎng)報文的以太網(wǎng)協(xié)議分析軟件。測試時，可通過兩款協(xié)議分析軟件分別捕獲無線和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報文，對這兩種報文進行分析比較，從而完成對無線網(wǎng)關(guān)相關(guān)功能的驗證；同時也可通過無線網(wǎng)關(guān)建立無線測控系統(tǒng)，通過專用無線組態(tài)軟件對系統(tǒng)進行相關(guān)功能測試，從而驗證無線網(wǎng)關(guān)功能。