CN102612171B - 一种无线传感节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线传感节点，由核心板和传感器底板组成，其特征在于所述核心板包括主控器、RF芯片、外围电路，主控器与RF芯片连接，主控器与外围电路连接；所述传感器底板由电源供电功能模块、传感数据采集功能模块、人机交互功能模块和通讯功能模块组成；核心板通过排针与传感器底板连接。本发明的无线传感节点能适用于6LowPAN和Zigbee，扩大了低速率无线局域网接入互联网的应用，使得大规模传感控制网络的实现成为可能。

Description

一种无线传感节点

技术领域

本发明属于物联网领域，特别涉及一种适用于6LowPAN与Zigbee的无线传感节点。

背景技术

无线传感网络应用

无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，WSN）是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步，推动了现代无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络扩展了人们信息获取能力，将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起，在下一代网络中将为人们提供最直接、最有效、最真实的信息。无线传感器网络能够获取客观物理信息，具有十分广阔的应用前景，能应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控制等领域。已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视，被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。

无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。

无线传感器网络（wirelesssensornetwork）简称WSN，是一种由大量小型传感器所组成的网络。这些小型传感器一般称作sensornode（传感器节点）或者mote（灰尘）。此种网络中一般也有一个或几个基站(称作sink)用来集中从小型传感器收集的数据。

虽然无线传感器网络的大规模商业应用，由于技术等方面的制约还有待时日，但是最近几年，随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小，为数不少的无线传感器网络开始投入使用。

Zigbee技术

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

Zigbee是一种高可靠的无线局域网络，类似于CDMA和GSM网络。Zigbee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75米到几百米、几公里，并且支持无限扩展。Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个Zigbee“基站”却不到1000元人民币。每个Zigbee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个Zigbee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

6LowPAN技术

6LowPAN（IPv6overLow-powerWirelessPersonalAreaNetworks）利用IEEE802.15.4链路支持基于IP的通信，同时其遵守开放标准以及保证与其他IP设备的互操作性。

物联网引起全世界的广泛关注以来，终端数量持续上升，逐渐成为上百亿终端的市场，给网络运营提出了两个方面的挑战。首先是码号寻址需求，从国际和国内两个方面看，IPv4地址不足已经成为不争的事实。一方面，截止到2010年3月，全球可分配的A类IPv4地址段只剩下22个，预计2012年亚洲地址管理分支机构APNIC的IPv4地址池将耗尽，届时国内公司将无法再申请到IPv4地址；另一方面，我国已获得的IPv4地址份额只占到全球的6.3%，势必影响我国巨大潜在市场的发展。由此可见，IPv4地址尚不能满足互联网和移动互联网的地址需求，对于发展中的物联网，特别是具有数量众多的感知层节点的标识问题，这个问题更为明显。其次，物联网业务发展问题也突显出现，目前，感知终端上的数据格式多种多样，难以统一管理运营，新型业务难以落地。由于缺乏统一的网络层通信标准，应用程序的开发处于无章可循的状态，且广泛基于TCP/IP协议栈开发的互联网应用不容易移植。因此，物联网的发展需要统一标准的协议来支撑网络向大规模泛在化发展，也需要一个标准的网络基础设置来孵化各种新型的业务模式，真正实现“无处不在的网络、无所不能的业务”。

6LowPan工作组的研究重点为适配层、路由、报头压缩、分片、IPv6、网络接入和网络管理等技术，目前已提出了适配层技术草案．其他技术还在探讨中

6LowPan技术底层采用IEEE802.15.4规定的PHY层和MAC层，网络层采用IPv6协议。由于IPv6中MAC支持的载荷长度远大干6LowPan底层所能提供的载荷长度，为了实现MAC层与网络层的无缝链接，6Low-Pan工作组建议在网络层和MAC层之间增加一个网络适配层，用来完成包头压缩、分片与重组以及网状路由转发等工作。

6LowPAN具有如下技术优势：

(1)普及性：IP网络应用广泛，作为下一代互联网核心技术的IPv6，也在加速其普及的步伐，在LR-WPAN网络中使用IPv6更易于被接受。

(2)适用性：IP网络协议栈架构受到广泛的认可，LR-WPAN网络完全可以基于此架构进行简单、有效地开发。

(3)更多地址空间：IPv6应用于LR-WPAN最大亮点就是庞大的地址空间。这恰恰满足了部署大规模、高密度LR-WPAN网络设备的需要。

(4)支持无状态自动地址配置：IPv6中当节点启动时。可以自动读取MAC地址，并根据相关规则配置好所需的IPv6地址。这个特性对传感器网络来说，非常具有吸引力，因为在大多数情况下，不可能对传感器节点配置用户界面，节点必须具备自动配置功能。

(5)易接入：LR-WPAN使用IPv6技术，更易于接入其他基于IP技术的网络及下一代互联网，使其可以充分利用IP网络的技术进行发展。

(6)易开发：目前基于IPv6的许多技术已比较成熟，并被广泛接受，针对LR-WPAN的特性对这些技术进行适当的精简和取舍，简化了协议开发的过程。

由此看见，IPv6技术在低速率无线局域网上的应用具有广阔发展的空间，而将低速率无线局域网接入互联网将大大扩展其应用，使得大规模传感控制网络的实现成为可能。

发明内容

本发明的目的是解决现有无线局域网的局限性，提供一种适用于6LowPAN与Zigbee的无线传感节点。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种无线传感节点，包括核心板和传感器底板，其所述核心板包括主控器、RF芯片、外围电路，RF芯片、外围电路分别与主控器连接；所述传感器底板包括电源供电功能模块、传感数据采集功能模块、人机交互功能模块和通讯功能模块，所述电源供电功能模块、传感数据采集功能模块、人机交互功能模块、通讯功能模块分别与主控器连接；核心板与传感器底板连接。

本无线传感节点采用核心板与传感器底板分离的形式，核心板是通过排针与传感器底板连接。核心板通过两个10针排母口与传感器底板相连，传感器底板通过排针为核心板供电以及数据通信；方便用户功能的扩展与移植。

所述电源供电功能模块采用双供电模式，包括两节1.5V电池的电池供电模式、DC5V直流电源适配器供电模式。

所述传感数据采集模块包括湿温传感器、光感传感器、三轴加速度传感器、红外收发器件，所述湿温传感器、光感传感器、三轴加速度传感器、红外收发器件分别与主控器连接。

所述人机交互功能模块包括五向按键、显示器和UART通信接口，所述五向按键与显示器连接，显示器与主控器连接，UART通信接口与主控器连接。其中五向按键用于对无线传感节点进行直接配置，显示器用于显示用户关键信息，UART通信接口为DB9规格，用于与上位机通信。

所述通讯功能模块采用TTL电平/RS232电平的串口方式或者SPI串口方式与主控器通讯。通讯功能模块采用TTL电平/RS232电平的串口方式与上位机或者其他主控器进行通信，SPI串口是具有PIN10的编程/SPI通信接口，可用于与SPI通信，与packetsniffer软件配合实现802.15.4数据包分析仪功能。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明双模电源供电部分。

图3为本发明红外收发器件与主控器的接口示意图。

图4为CC2530电路连接图。

具体实施方式

本发明提出的一种适用无线传感节点。其组成可分软件和硬件两部分来表述。

1、硬件部分

如图1所示，本无线传感节点的硬件部分由核心板1和传感器底板2组成，核心板1包括主控器11、RF芯片12、外围电路13，主控器11与RF芯片12连接，主控器11与外围电路13连接；所述传感器底板2由电源供电功能模块21、传感数据采集功能模块22、人机交互功能模块23和通讯功能模块24组成；核心板1通过两个10排针与传感器底板2连接。

核心板1主要包括主控器11与RF芯片12、外围电路13，其中的外围电路13包括天线、晶振、电容等。在本实施例中，核心板上的主控器11采用的是TI公司的主控射频一体化的片上系统CC2530，其封装为6×6mm，QFN40。

CC2530是一款针对IEEE802.15.4、Zigbee、ZigbeeRF4CE和智能能源应用的片上系统芯片，由于具有高达256KB的大容量闪存，CC2530非常适合Zigbeepro应用，支持用于ZigbeeRF4CE的新型RemoTI堆栈，该堆栈是业内第一款符合ZigBeeRF4CE协议的堆栈，并且有更大容量的内存将允许片上空中下载以支持系统内重新编程。此外，CC2530还结合了1个完全集成的高性能射频收发器，带有8051MCU、8KBRAM、32/64/128/256KB闪存以及其它强劲的支持功能与外设。

传感器底板2主要实现的功能包括电源供电功能、传感数据采集功能、人机交互功能以及有线通信功能。即传感器底板2具体由电源供电功能模块21、传感数据采集功能模块22、人机交互功能模块23和通讯功能模块24组成。

如图2所示：电源供电功能模块21采用双供电模式，选择供电模式是通过跳线来选择的。两节1.5V电池的电池供电模式是使用两节五号电池，在实施例中，通过DSP60210稳压器升压稳定在3.3V，一般用于终端节点，此种模式安装容易，无需连带电线。DC5V直流电源适配器供电模式是采用5V电源直流电源适配器，通过AMS117电压转换器转换成稳定的3.3V电压供传感器底板和核心板使用，此种供电模式一般用于需要长期工作的路由节点。

在本实施例中，湿温传感器采用具有温湿度一体的传感器DHT11，能实时采集温度和湿度数据；光感传感器能够采集现场光感动数据；三轴加速度传感器的型号为MMA7455，能够实时采集三维的加速度数据、震动数据与自由落体监测等；红外收发器件能实现红外远程控制功能。

本无线传感节点具有强大的人机交互功能，用户可以通过五向按键、RS232串口或SPI串口来配置无线传感节点，并能通过12864LCD显示器、LED来进行信息的显示，通过红外收发器件对无线传感节点进行控制或由无线传感节点控制红外收发器件。同时，为了方便用户了解当前电量的剩余状态，人机交互功能模块上还设有电源电量指示灯。图3为人机交互功能模块的五向按键的接口示意图，图4为CC2530电路连接图。

为了方便用户下载更新固件和采集数据，用户可用TTL电平/RS232电平的串口方式与无线传感节点通信，也可以通过SPI串口方式与无线传感节点通信。其应用实施分别可以为传感数据的采集和packetsniffer。

2、软件部分

6LowPAN协议栈模型

6LowPan技术底层采用IEEE802．15．4规定的PHY层和MAC层，网络层采用IPv6协议。由于IPv6中，MAC支持的载荷长度远大于6LowPan底层所能提供的载荷长度，为了实现MAC层与网络层的无缝链接，6LowPan工作组建议在网络层和MAC层之间增加一个网络适配层，用来完成包头压缩、分片与重组以及网状路由转发等工作。

本无线传感节点拟实现6LowPAN，故引入contikiOS。Contiki是一个小型的，开源的，极易移植的多任务电脑操作系统。它专门设计以适用于一系列的内存优先的网络系统，包括从8位电脑到微型控制器的嵌入系统。Contiki只需几千字节的代码和几百字节的内存就能提供多任务环境和内建TCP/IP支持。Contiki中使用轻量级的protothreads进程模型，可以在事件驱动内核上提供一种线性的、类似于线程的编程风格。Contiki可以在每个进程内选择是否支持先占式多线程，进程间通讯通过事件利用消息来实现。完整的Contiki系统支持TCP/IP网络支持，包括IPv6。因此，用contiki实现6LowPAN是一个很好的选择。而由于目前contiki还不支持CC2530，本发明把contiki系统及其uipv6模块移植到了CC2530上，编译环境为IAR。

Zigbee

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。本传感节点支持Zigbee，默认协议栈为TI公司的Zstack-CC2530-2.3.0-1.4.0。同时，基于该协议栈，本发明还开发了传感数据采集与汇聚功能、PAN限制加入与PAN融合功能，前者用于采集温度、湿度、光强、三维加速度、震动频率等，后者用于方便用户对无线传感网络的管理。

使用6LowPAN实现无线传感数据的采集的具体实现

基于contiki的多任务调度的实现

编写一个contiki进程，数据结构如下：

·PROCESS(test_process1,"Testprocess");　　　　//声明进程，名称任意

·PROCESS_THREAD(test_process1,ev,data)　　//实现进程，同上

·{

·staticXXX;　　　　　　　　　　　　　　　　//进程内部变量，随意

·PROCESS_BEGIN();　　　　　//固定的，一定需要这句话，这是进程内部调度的开始。

·xxxxx;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//代码，随意

·PROCESS_WAIT_UNTIL(AAA);　　　　//AAA是要等待发生的事件，如果事件发生，那进程就往下执行，否则放弃CPU，让OS调度其它进程

·//这里另外说明一下，一般OS的调度实体为线程，这里也一样

·xxxxx;　　　　　　　　　　　　　　　　　　//代码，随意PROCESS_END();

·PROCESS_END();　　　　　　　　　　　　//固定的，进程结束代码

·}

以上contiki进程的代码结构功能：当该进程启动的时候（需要父进程来启动），一直往下执行直到PROCESS_WAIT_UNTIL（AAA）语句，判断AAA事件是否发生，是则往下执行直至PROCESS_END（）结束，否则让自己阻塞。帮助实现调度是对C进行扩展的一个宏__LINE__，指示__LINE__所在代码行的行号，编译器会把它编译成常量。宏PROCESS_BEGIN()制造一个switch开始，当代码执行到PROCESS_WAIT_UNTIL(AAA)时，首先保存结构体process_pt->lc（宏PROCESS(test_process1,"Testprocess")中，假若事件AAA没发生，则函数将返回调度状态PT_WAITING。若发生就往下执行。

退出该函数后，在该进程外部，OS会调度其它进程，对于本进程，它将等待事件的发生，事件发生后，OS将继续调度该进程。

当系统再次调度该进程时，相当于调用test_process1这个函数，而test_process1函数将在switch里面查看process_pt->lc,即上次退出前保存好的行号，它起到了一个标志作用，标志上次退出前所执行到的那个过程。对于本代码，它将继续执行：

case__LINE__:

//这部分就是宏PROCESS_WAIT_UNTIL(AAA)的展开

if((PT_YIELD_FLAG==0)||!(AAA))

//这部分就是宏PROCESS_WAIT_UNTIL(AAA)的展开{//这部分就是宏PROCESS_WAIT_UNTIL(AAA)的展开

returnPT_WAITING;

//这部分就是宏PROCESS_WAIT_UNTIL(AAA)的展开

//这部分就是宏PROCESS_WAIT_UNTIL(AAA)的展开xxxxx;

以上便实现了基于contiki的多任务调度。另外，在所有任务的外部，都有一个函数指针链表用来记录所有任务的入口地址，以便实现调度。

6LowPAN适配层的实现

6LowPAN的关键在于适配层，适配层报文格式中IEEE802.15.4MAC帧由以下几部分组成：

(1)MAC头部(MHR)：包括控制字段、帧序列号及地址信息；

(2)MAC负载：主要指MAC层以上的上层协议内容，如6LowPAN的适配层、ZigBee的网络层等；

(3)MAC尾部(MFR)：通常为校验码。

为了使IPv6报文能够在IEEE802.15.4网络上传输，在MAC层之上和IP层之间加入了适应层，因此本发明相应地在报文格式上作了一定修改，在MAC层头部之后加入适应层头部。

为了减小报文长度，适应层帧头部分为两种格式，即不分片格式与分片格式，分别用于负载大于MAC层MTU（102字节）的报文以及负载小于MAC层MTU的报文。当IPv6报文要在IEEE802.15.4链路上传输时，IPv6报文封装在这两种格式的适应层报文中，即IPv6报文作为适应层的负载紧跟在适应层头部后面。特别地，如果“M”或者“B”bit被置为1的话，适应层头部后面将首先出现MeshDelivery字段或Broad-cast字段，IPv6报文则位于在这两个字段之后。

如果要将这两种情况的帧格式统一成一种格式的话，通常需要更大的报文头部的开销，因此为了最大程度地减少报文头部的开销，分别定义了两种适应层报头：(1)不分片报文格式；(2)分片报文格式

为了便于之后的报文接收处理，将分片的第一片与后续分片进行区分处理。

6LoWPAN报头压缩的处理方案如下：

(1)报头中所有在连接过程中保持不变的域都可以完全压缩掉；

(2)报头中变化的可以预先知道的域，也可以压缩掉；

(3)报头中由链路层可获知的信息域可以压缩掉；

(4)报头中有些域的存在是有条件的或是可选的，对于特定应用可以去掉；

(5)考虑到6LoWPAN极其受限的数据报大小，将第二层和第三层的数据压缩进行整合，先压缩IP报头，再压缩其后续报头如：UDP，ICMPv6，TCP等。

由于报头压缩改变了包的格式，因此它的用途由位于LoWPAN负载之前的封装头中分发值(Dispatchvalue)字殷指示。如果报头压缩后的不满一个字节，位于压缩报头之后的分发值将自动填零补足一个字节以对齐代码边界。当前6LoWPAN协议定义了IPv6和UDP头的报头压缩格式。对于IPv6报头使用HC1编码方式压缩，对于其下层协议使用HC2编码方式压缩。

数据采集：基于contiki的传感数据采集功能分为四部分：传感器终端控制模块、数据分析与决策模块、数据传输模块、交互模块，四个模块分别由四个任务/进程承担工作并允许彼此调度。

传感终端控制模块包含MMA7455、DHT11、光敏传感器/AD、红外发送/555定时器调制与接收等硬件控制函数，并由相应的上层模块调用。

数据分析与决策模块位于传感终端控制模块、数据传输模块、交互模块的最上层，负责分析传感数据与来自其他节点的信号数据以及来自交互模块的串口数据并相应做出判断，最后决定下一步的工作。

数据传输模块主要调用udp函数实现数据传输，并实现分割重组功能。

交互模块主要用于检测按键、控制LCD以及串口，以实现与用户，与上位机的交互。

使用Zigbee协议栈Z-stack实现传感数据采集与PAN管理

本发明基于符合Zigbee规范的协议栈Z-stack实现了无线传感网络数据的采集，并将功能封装好以命令的方式来提供服务。功能主要包括如下两大块：

1、无线传感网络数据采集

该功能默认上电开启同一个PAN内的除协调器外的所有无线传感节点，即所有的路由节点与Enddevice节点均会采集温度、湿度、光强、节点自身的XYZ三轴加速度值等数据并发往0x0000（协调器）。协调器会把数据转存发至串口。

为了尽量保证用户在连上串口之前的数据不丢失，协调器默认会把数据暂存起来（最多100个，满100个后，新来的数据将被丢弃），成为被动发送模式。在该模式下，上位机需要给协调器发送接收数据指令，协调器才会把传感数据发给上位机。

命令格式如下：（16进制）||表示1字节

|0x23|0xFD|0xFD|

协调器将会返回若干串传感数据，最后一串为全0xFE以表示本次传输结束。该数据串格式为：（16进制）

|0xFE|0xFD|0xFD|High(sourceID)|Low(sourceID)|温度|光强|电池

|电压值|High(parentID)|Low(parentID)|

IEEE[0]|IEEE[1]|IEEE[2]|IEEE[3]|IEEE[4]|

IEEE[5]|IEEE[6]|IEEE[7]|RSSI|湿度|X轴|Y轴|Z轴

共21字节

下面将对个字节进行解释：

0xFE：协议头，固定。

0xFD|0xFD：协议头，代表该数据帧为Zigbee传感数据。

High(sourceID)|Low(sourceID)：发送该数据串的节点短地址，16进制整形。

温度：温度值，为一整型数据，单位为摄氏度。即假如值为0x10，那么当前温度为16度。

光强：光强值，为一整型数据，单位为勒克斯(lux)。即假如值为0x20,那么当前光强度为32勒克斯(lux)。

电池电压：电池电压值，用于测量电池剩余电量，为一8位整型数据，需要上位机对电压值进行转换，转换公式：V=电池电压值/256*3.3V。假如当前值为0xDF，那么电池电压为2.87V。特殊说明：如果该值小于0x4D，或是接近0x00，那么可以说明该节点为5V电源供电。

High(parentID)|Low(parentID)：发送该数据串节点的父节点的短地址，16进制整形。如，High(parentID)=0xCD,Low(parentID)=0xAF.那么这意味着其父节点的短地址为0XCDAF。

IEEE[0]|IEEE[1]|IEEE[2]|IEEE[3]|IEEE[4]|IEEE[5]|IEEE[6]|IEEE[7]：节点IEEE地址，是唯一的，而且不随网络结构而变化。

RSSI：发送该数据串的节点与其父节点之间的信号强度值的绝对值，假若RSSI为0x40，则其真实值为-64dBm。

湿度：节点测量到的湿度值，为1整形。假若该值为0x21，那么意味着当前湿度为33%rh。

X轴：节点的当前X轴加速度值，默认为有符号整形，量程+2g到-2g，需要上位机换算。假若其值为0x70，则加速度值为0x70/0x7F*2=1.76g，假若其值为0xBB，则加速度为(0xBB&0x7F)/0x7F*(-2)=-0.929g。

Y轴：同理。

Z轴：同理。

2、网络管理

多个PAN网络可在同一空间中共存，节点传感数据只会传递给本PAN内部节点，不同PAN之间的节点不会相互干扰。

另外，本镜像还提供了PAN合并的功能，当多个PAN同时存在时，协调器会发现网络并询问用户是否需要发起网络合并请求。当用户同意后，该PAN网络便会向外向其他PAN网络发起合并请求。当然，其他PAN网络在收到请求后，也会向上位机报告并询问是否加入其PAN网络。同时，当本PAN自身发现网络并向外发出并网请求后，这时如果有来自其他PAN网络的向内并网请求信息，本网节点将暂不处理，以避免操作冲突。只有在处理完本次的向外发出合并请求后，再处理接收被记录下来的向内PAN合并请求。

因此，网络管理方面的接口命令有：

0xFE|0xBB|0xBB|nums|High(PANID)|Low(PANID)|High(PANID)|Low(....

此为Zigbee协调器向上位机（用户）报告发现的异网网络号PANID，0xFE为固定的帧头，0xBB|0xBB均为协调器节点向上位机（用户）报告异网PAN存在情况并询问是否发起网络合并请求的标志。Nums代表后面跟着的PANID个数。

0x23|0xED|0xED|Y/N|

此为上位机（用户）的确认命令。0x23为固定的帧头，0xED|0xED为用户确认帧的标志。Y/N|内容为'Y'或者其它字符，当为‘Y’时，Zigbee协调器节点就认为上位机（用户）予以“认可”；当为‘N’或者其它字符时，就认为上位机予以“否定”/“不允许”。

0xFE|BC|BC|nums|PANID|

此为Zigbee协调器向上位机（用户）报告收到来自它网的PAN合并请求，并询问用户是否加入网络（用户应答帧同样为0x23|0xED|0xED|Y/N|）。

0xFE为固定的帧头，0xBC|0xBC为报告有合并请求到来的标志，nums恒为1，PANID为合并请求的来源网络ID号。

0x23|0xAD|0xAD|

此为上位机（用户）启动网络扫描功能的命令。

下面是所有命令的集合：

1.0x23|0xFD|0xFD|

2.0x23|0xED|0xED|Y/N|

3.0x23|0xAD|0xAD|

4.|0xFE|0xFD|0xFD|High(sourceID)|Low(sourceID)|温度|光强|电压|High(parentID)|Low(parentID)|IEEE[0]|IEEE[1]|IEEE[2]|IEEE[3]|IEEE[4]|IEEE[5]|IEEE[6]|IEEE[7]|RSSI|湿度|X轴|Y轴|Z轴

5.0xFE|0xBB|0xBB|nums|High(PANID)|Low(PANID)|High(PANID)|Low(.

6.0xFE|BC|BC|nums|PANID|

下面是示例用法：

A.上位机向Zigbee协调器发送：

0x23|0xFD|0xFD

那么Zigbee协调器将会给上位机回送：

|0xFE|0xFD|0xFD|0x12|0x34|0x1C|0x32|0xEF|0x00|0x00|0x00|0x12|0x4B|0x00|0x01|0x3F|0xD6|0xDE|0x4D|30|0x00|0x40|0xC0

此为若干串传感数据。

|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE|0xFE

解释：在第一条信息中，包含的信息有：

在网络地址（短地址）为0x1234的节点中，其父节点为0x0000，即协调器；其自身的IEEE地址为00124B00013FD6DE；在该节点上，测得的温度为28.C，湿度为48%rh，光强为50lux，电池电压为3.09V，X轴加速度为0g，Y轴加速度为1g，Z轴加速度为-1g。

B.假设本PAN（Personalareanetwork）的PANID为1122。上电启动后，Zigbee协调器向上位机发送：

0xFE|0xBB|0xBB|0x02|0x33|0x44|0x55|0x66

这意味着协调器发现了存在两个PAN，一个ID为3344，另一个为5566，并询问上位机是否同意本协调器作为主网发起并网请求。

上位机不同意，则发送：

0x23|0xED|0xED|'N'|

此后，Zigbee协调器不再发

“0xFE|0xBB|0xBB|nums|High(PANID)|Low(PANID)|High(PANID)|Low(....”这一类信息，直至上位机向其发送0x23|0xAD|0xAD，协调器才开启主动扫描网络功能。

此时，PANID为5566网络发并网来请求，则Zigbee协调器向上位机发送：

0xFE|BC|BC|0x01|0x55|0x66

上位机同意加入网络，向Zigbee协调器发送：

0x23|0xED|0xED|'Y'|

此后，网络ID为1122的PAN内的所有节点都将加入到PANID为5566的PAN中去。

Claims (6)

1.一种无线传感节点，其特征在于包括核心板（1）和传感器底板（2），其所述核心板（1）包括主控器（11）、RF芯片（12）、外围电路（13），RF芯片（12）、外围电路（13）分别与主控器（11）连接；所述传感器底板（2）包括电源供电功能模块（21）、传感数据采集功能模块（22）、人机交互功能模块（23）和通讯功能模块（24），所述电源供电功能模块（21）、传感数据采集功能模块（22）、人机交互功能模块（23）、通讯功能模块（24）分别与主控器（11）连接；核心板（1）与传感器底板（2）连接；无线传感节点采用6LowPAN协议栈模型，6LowPan技术底层采用IEEE802．15．4规定的PHY层和MAC层，网络层采用IPv6协议，6LowPAN引用contikiOS。

2.根据权利要求1所述的无线传感节点，其特征在于所述核心板（1）是通过排针与传感器底板（2）连接。

3.根据权利要求1所述的无线传感节点，其特征在于所述电源供电功能模块（21）采用双供电模式，包括电池供电模式、电源适配器供电模式。

4.根据权利要求1所述的无线传感节点，其特征在于所述传感数据采集模块（22）包括湿温传感器、光感传感器、三轴加速度传感器、红外收发器件，所述湿温传感器、光感传感器、三轴加速度传感器、红外收发器件分别与主控器（11）连接。

5.根据权利要求1所述的无线传感节点，其特征在于所述人机交互功能模块（23）包括五向按键、显示器和UART通信接口，所述五向按键与显示器连接，显示器与主控器（11）连接，UART通讯接口与主控器（11）连接。

6.根据权利要求1所述的无线传感节点，其特征在于所述通讯功能模块（24）采用TTL电平/RS232电平的串口方式或者SPI串口方式与主控器（11）通讯。