张弘华 余员琴 陈海文 李晨 王叶

湖南交通工程学院电气与信息工程学院

0 引言

1 ZigBee 技术

ZigBee 是ZigBee 联盟（ZigBee Alliance）在IEEE802.15.4标准基础上进行商业推广的名称，来自蜜蜂群之间的一种有效、简单的通信方式，蜜蜂（Bee）通过飞“Z”字形舞蹈，以向其他蜜蜂表达新找到的食物源的具体位置信息。IEEE802.15.4 和ZigBee 联盟制定硬件与软件标准，如表1 所示。

表1 ZigBee 技术

2 ZigBee WSN 拓扑模型

基于ZigBee WSN 有星形（Star）、簇树（Clustet）和网状（Mesh）3 种拓扑模型，如图1 所示，其对比分析如表2 所示。

表2 对比分析

图1 ZigBee WSN 3 种拓扑模型

3 ZigBee 组建无线传感器网络

3.1 无线传感器网络整体结构设计

WSN 整体结构设计如图2 所示，包括WSN ZC（WSN ZigBee Coordinator）ZigBee 协调器的创建，WSN ZC 的初始化，网络节点入网的开启，数据的传送。

图2 ZigBee 组建无线传感器网络流程

3.2 WSN ZC 节点初始化

采用TI 公司研发的ZigBee Stack 协议栈Zmain.C 库文件中main 函数实现硬件、网络、任务列表初始化，从main 函数开始运行执行，进入任务处理循环。

建立一个WSNx 时，必须由且只有一个ZC 发起，若WSNx 和WSNy 相交的子节点，且此子节点已入WSNy，则该子节点不可作为WSNx 中ZC，只作为新子节点入网。判定节点是否为全功能设备（Full Function Device，FFD）节点，若是，则发送一个信标请求命令，设定扫描期（T_scan_duration），在扫描期内主动扫描，且未检测到信标，就认定该节点POS（point of sale 多功能终端）范围内无ZC，即其确定WSNX 中ZC，其后挑选信道和设置地址。

（1）选择信道。检测指定或默认信道的能量，且将其递增排序、筛选及标记可用信道，再主动扫描可用信道，搜索网络中广播信息，依据获得的这些信息和已记录的结果，筛选出最佳信道。

（2）设置ZigBeeWSN 地址。筛选出最佳信道后，ZC 为新建的WSNx 随机挑选一个未分配的，且小于等于0×3FFF的标识符为网络地址，其中，0×FFFF 不能分配为广播地址。……