CN103533079A

CN103533079A - 一种基于Zigbee的ESL图片更新方法及系统

Info

Publication number: CN103533079A
Application number: CN201310508786.3A
Authority: CN
Inventors: 吴盛; 顾渝骢; 王妃婵
Original assignee: HANGZHOU JIANYUAN ELECTRONICS Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU JIANYUAN ELECTRONICS Co Ltd
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2033-10-23
Also published as: CN103533079B

Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee的ESL图片更新方法，其将图片分成有限个区，并且和掩码对应；计算机下次通过协调器向相同电子标签发送图片数据时，对比此前的图片数据。得出和之前不同的图片区；同时基于zigbee协议，进行掩码和图片数据的传输；本发明还公开了实现上述方法的更新系统。故本发明ESL图片更新技术采用软件算法，避免使用硬件编解码，能够降低传输带宽，减少运算量，以减少功耗，以便以适应ESL对功耗的要求，同时可以容纳更多的电子货架标签节点；另外本发明系统无需采用编解码芯片，成本功耗低。

Description

一种基于Zigbee的ESL图片更新方法及系统

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种基于Zigbee的ESL图片更新方法及系统。

背景技术

随着零售业的蓬勃发展，超市货架上陈列的商品品种越来越多，各类促销活动也使得商品的变价越发频繁，这些都导致了超市在更换及管理价格标签上花费了大量的精力，而不可避免的差错又使得货架标签上的价格和POS（销售终端）系统里的价格不一致，据业内有关调查显示，一般价签的价格错误率在6%左右，标签丢失率达到2%，正是这些原因以及绿色环保理念的推动下，在发达国家的超市里开始出现用ESL（电子货架标签，Electric Shelf Lable）来取代传统纸质标签的趋势。但是ESL由于采用电池供电，对于功耗要求苛刻。一般超市都要求ESL能维持1年以上而不更换电池。

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议,其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

每个Zigbee网络只允许有一个Zigbee协调器，协调器首先选择一个信道和网络标识，然后开始这个网络.因为协调器是整个网络的开始，他具有网络的最高权限，是整个网络的维护者，还可以保持间接寻址用的表格绑定，同时还可以设计安全中心和执行其他动作，保持网络其他设备的通信。路由器是一种支持关联的设备，能够实现其他节点的消息转发功能。Zigbee的树形网络可以有多个Zigbee路由器设备，Zigbee的星型网络不支持Zigbee的路由器设备。

ESL是一种放置在货架上、可替代传统纸质价格标签的电子显示装置，主要由Zigbee终端和电子显示屏组成；应用范围：超市、仓储等物流系统。而Zigbee终端是具体执行的数据采集传输的设备，它不能转发其他终端节点的消息。

公开号为CN203057366U的中国专利公开了一种基于Zigbee网络的图像无线传输系统，其运用最新的无线通信技术和传感器技术，结合无线传感器网络的基本特点，提出一种全新的无线图像传感器节点的架构，实现了图像的快速采集，可以满足对数据采集传输的实时性要求。但这种技术需要采用专门的编解码芯片对图像数据进行编解码后进行传输，故存在功耗大，成本高的问题。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供一种基于Zigbee的ESL图片更新方法及系统，方法简单，能有效的减少对传输带宽的要求，同时减少了对图片压缩、解压的运算量。由于运算量少，系统只需MCU即可完成编码解码过程，无需单独的编解码芯片，成本低，具有一定的实用推广价值。

一种基于Zigbee的ESL图片更新方法，包括如下步骤：

（1）上位机根据当前发送给ESL的图片，通过图片分区映射算法确定对应ESL的图片更新信息，并发送至Zigbee协调器；

所述的图片更新信息包括ESL的MAC地址以及关于ESL图片更新的二进制掩码；

（2）Zigbee协调器对所述的图片更新信息进行解析，根据其中的MAC地址通过Zigbee协议将图片更新信息发送给对应的ESL；

（3）ESL接收到图片更新信息后对其中二进制掩码依次逐位进行解析，当检测到任一位数码为1，则确定该位数码对应的图片分区号进而将该图片分区号发送给Zigbee协调器；

（4）Zigbee协调器将接收到的图片分区号与对应ESL的MAC地址打包成图片请求信息，进而发送给上位机；

（5）上位机对接收到的图片请求信息进行解析，根据其中的MAC地址和图片分区号从本地提取对应的图片区块数据且与对应的图片分区号和MAC地址一起打包成图片更新数据包以发送给Zigbee协调器；

（6）Zigbee协调器对所述的图片更新数据包进行解析，根据其中的MAC地址通过Zigbee协议将图片更新数据包发送给对应的ESL；

（7）ESL接收到图片更新数据包后，根据其中的图片分区号将本地对应闪存空间内的图片区块数据删除，并将图片更新数据包内新的图片区块数据存储到该闪存空间中，进而使二进制掩码中对应图片分区号的数码置0；

（8）返回步骤（3）开始循环执行，直至ESL中的二进制掩码所有位数码均为0，则ESL从本地闪存中读取图片数据并显示。

所述的步骤（1）中，上位机通过图片分区映射算法确定对应ESL的图片更新信息的具体过程如下：

A1.将当前发送给ESL的图片分成N个相同尺寸大小的区块，并为每一图片区块进行编号即图片分区号，N为大于1的自然数；

A2.构建一N位的二进制掩码，根据图片分区号建立每一位数码与每一图片区块的映射关系；

A3.逐一按区块比较当前发送给ESL的图片与上一次发送给ESL的图片：若当前的图片区块与之前的图片区块存在差异，则将二进制掩码中对应位数码置1，若不存在差异，则置0；

A4.最后将步骤A3得到的二进制掩码与对应ESL的MAC地址打包成图片更新信息。

所述的步骤（6）中，当Zigbee协调器向ESL发送的图片更新数据包存在传输错误的情况下，Zigbee协调器采用Zigbee协议中的重传机制进行数据包的自动重发。

一种基于Zigbee的ESL图片更新系统，包括：一台上位机、一台Zigbee协调器和多个ESL；其中：

所述的上位机在更新信息传输阶段，用于根据当前发送给ESL的图片，通过图片分区映射算法确定对应ESL的图片更新信息，并发送至Zigbee协调器；所述的图片更新信息包括对应ESL的MAC地址以及对应ESL图片更新的二进制掩码；在图片数据传输阶段，上位机用于对接收到的图片请求信息进行解析，根据其中的MAC地址和图片分区号从本地提取对应的图片区块数据且与对应的图片分区号和MAC地址一起打包成图片更新数据包以发送给Zigbee协调器；

所述的Zigbee协调器在更新信息传输阶段，用于对所述的图片更新信息进行解析，根据其中的MAC地址通过Zigbee协议将图片更新信息发送给对应的ESL；此外Zigbee协调器将接收到的图片分区号与对应ESL的MAC地址打包成图片请求信息，进而发送给上位机；在图片数据传输阶段，Zigbee协调器用于对所述的图片更新数据包进行解析，根据其中的MAC地址通过Zigbee协议将图片更新数据包发送给对应的ESL；

所述的ESL在更新信息传输阶段，用于接收所述的图片更新信息并对其中二进制掩码依次逐位进行解析，当检测到任一位数码为1，则确定该位数码对应的图片分区号进而将该图片分区号发送给Zigbee协调器；在图片数据传输阶段，ESL接收到图片更新数据包后，根据其中的图片分区号将本地对应闪存空间内的图片区块数据删除，并将图片更新数据包内新的图片区块数据存储到该闪存空间中，进而使二进制掩码中对应图片分区号的数码置0，直至二进制掩码所有位数码均为0，则ESL从本地闪存中读取图片数据并显示。

所述的ESL包括Zigbee终端、显示屏以及闪存；其中：

所述的Zigbee终端用于根据Zigbee协议接收、解析或处理相应信息数据，同时向Zigbee协调器发送图片分区号；

所述的闪存与Zigbee终端连接，用于存储图片区块数据；

所述的显示屏受控于Zigbee终端，用于显示图片。

所述的上位机通过以下图片分区映射算法确定对应ESL的图片更新信息：

A1.将当前发送给ESL的图片分成N个相同尺寸大小的区块，并为每一图片区块进行编号即图片分区号；

所述的Zigbee协调器向ESL发送的图片更新数据包存在传输错误的情况下，Zigbee协调器采用Zigbee协议中的重传机制进行数据包的自动重发。

本发明ESL图片更新技术采用软件算法，避免使用硬件编解码，能够降低传输带宽，减少运算量，以减少功耗，以便以适应ESL对功耗的要求，同时可以容纳更多的电子货架标签节点；另外本发明系统无需采用编解码芯片，成本功耗低。

附图说明

图1为本发明ESL图片更新系统的结构示意图。

图2为本发明系统的数据信息传输示意图。

图3为图片分区与二进制掩码的映射关系示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，一种基于Zigbee的ESL图片更新系统，包括：一台计算机、一台Zigbee协调器和多个ESL；ESL包括Zigbee终端、显示屏以及闪存；

如图2所示，系统根据以下流程实现ESL图片更新：

首先，上位机根据当前发送给ESL的图片，通过图片分区映射算法确定对应ESL的图片更新信息，并发送至Zigbee协调器；

图片更新信息包括ESL中Zigbee终端的MAC地址以及关于ESL图片更新的二进制掩码；图片分区映射算法的具体过程如下：

A2.构建一N位的二进制掩码，根据图片分区号建立每一位数码与每一图片区块的映射关系，如图3所示；

A4.最后将步骤A3得到的二进制掩码与对应ESL中Zigbee终端的MAC地址打包成图片更新信息。

由于电子标签的显示屏分辨率固定，所以在该显示屏显示的图片分辨率也是固定的，故可以将在显示屏上显示的图片分成N个固定大小的区。我们可以根据实际图片的复杂程度确定分区的数量。比如电子标签显示屏分辨率大小为172*72。我们可以将其分为4个43*72的图片分区，并将这4个分区从1到4依次进行编号，那么对于的掩码即用4个bit表示。计算机即将对指定Zigbee终端发送图片数据时，计算机把即将向指定Zigbee终端发送的图片数据和上一次向指定终端发送的图片数据进行对比，得出需要更新的分区，并将对应的掩码位置1，得到新的掩码。比如经比较得出新图片的一号分区和三号分区与旧图片对于的分区数据不同。则掩码表示为1010。最后将新的图片替换旧的图片，保存在计算机中。

Zigbee协调器接收到图片更新信息后，对信息进行解析，根据其中的MAC地址通过Zigbee协议将图片更新信息发送给对应ESL中的Zigbee终端；

Zigbee的协议栈结构是由一系列称为层的协议块所组成的。每个层为上一层提供一系列特定的服务。数据入口提供数据传输的服务，管理入口提供其余的所有服务。每个服务接口都通过SAP（Service Access Point）接口与上一层进行数据交换，每个SAP都支持一系列的服务原语。Zigbee协议栈是基于OSI（OpenSystems Interconnection）标准的，但只定义了所需要的那些层。主要由物理层PHY，媒体接入层MAC，网络层以及应用框架层组成，框架图如图所示。其中，PHY层和MAC层采用了IEEE802.15.4协议标准。

Zigbee网络层主要用于Zigbee的无线个人区域网WPAN网的组网连接，数据管理以及网络安全等。Zigbee应用框架层主要为Zigbee技术的实际应用提供一些应用框架模型等，以便对Zigbee技术的开发应用，在不同的应用场合，其开发应用框架不同，从目前来看，不同厂商提供的应用框架是有差异的。

Zigbee网络层需要在功能上保证与IEEE802.15.4标准兼容，同时也需要上层提供合适的功能接口。对于网络层，其完成和提供的主要功能如下：

1.产生网络层的数据包：当网络层接受到来自应用子层的数据包，网络层对数据包进行解析，然后加上适当的网络层包头向MAC传输。

2.网络拓扑的路由功能：网络层提供路由数据包的功能，如果包的目的节点是本节点的话，将该数据包向应用子层发送。如果不是，则将该数据包转发给路由表中下一结点。

3.配置新的器件参数：网络层能够配置合适的协议，比如建立新的协调器并发起建立网络或者加入一个已有的网络。

4.建立PAN网络。

5.连入或脱离PAN网络：网络层能提供加入或脱离网络的功能，如果节点是协调器或者是路由器，还可以要求子节点脱离网络。

6.分配网络地址：如果本节点是协调器或者是路由器，则接入该节点的字节点的网络地址由网络层控制。

7.邻居节点的发现：网络层能发现维护网络邻居信息。

8.建立路由：网络层提供路由功能。

9.控制接收：网络层能控制接收器的接受时间和状态。

ESL中的Zigbee终端接收到图片更新信息后，对其中二进制掩码依次逐位进行解析，当检测到任一位数码为1，则确定该位数码对应的图片分区号进而将该图片分区号发送给Zigbee协调器；Zigbee协调器将接收到的图片分区号与对应Zigbee终端的MAC地址打包成图片请求信息，进而发送给上位机；

上位机对接收到的图片请求信息进行解析，根据其中的MAC地址和图片分区号从本地提取对应的图片区块数据且与对应的图片分区号和MAC地址一起打包成图片更新数据包以发送给Zigbee协调器；Zigbee协调器对图片更新数据包进行解析，根据其中的MAC地址通过Zigbee协议将图片更新数据包发送给对应ESL中的Zigbee终端；如果传输过程出错，则Zigbee协调器采用Zigbee协议中的重传机制进行数据包的自动重发。

Zigbee终端接收到图片更新数据包后，根据其中的图片分区号将本地对应闪存空间内的图片区块数据删除，并将图片更新数据包内新的图片区块数据存储到该闪存空间中，进而使二进制掩码中对应图片分区号的数码置0；依此逐位进行相应操作，直至ESL中的二进制掩码所有位数码均为0，则ESL从本地闪存中读取图片数据并通过显示屏显示图片。

Claims

1.一种基于Zigbee的ESL图片更新方法，包括如下步骤：

（8）返回步骤（3）循环执行，直至ESL中的二进制掩码所有位数码均为0，则ESL从本地闪存中读取图片数据并显示。

2.根据权利要求1所述的ESL图片更新方法，其特征在于：所述的步骤（1）中上位机通过图片分区映射算法确定对应ESL的图片更新信息的具体过程如下：

3.根据权利要求1所述的ESL图片更新方法，其特征在于：所述的步骤（6）中，当Zigbee协调器向ESL发送的图片更新数据包存在传输错误的情况下，Zigbee协调器采用Zigbee协议中的重传机制进行数据包的自动重发。

4.一种基于Zigbee的ESL图片更新系统，其特征在于，包括：一台上位机、一台Zigbee协调器和多个ESL；其中：

5.根据权利要求4所述的ESL图片更新系统，其特征在于：所述的ESL包括Zigbee终端、显示屏以及闪存；其中：

所述的闪存与Zigbee终端连接，用于存储图片区块数据；

所述的显示屏受控于Zigbee终端，用于显示图片。

6.根据权利要求4所述的ESL图片更新系统，其特征在于：所述的上位机通过以下图片分区映射算法确定对应ESL的图片更新信息：

7.根据权利要求4所述的ESL图片更新系统，其特征在于：所述的Zigbee协调器向ESL发送的图片更新数据包存在传输错误的情况下，Zigbee协调器采用Zigbee协议中的重传机制进行数据包的自动重发。

8.根据权利要求4所述的ESL图片更新系统，其特征在于：所述的上位机通过串行接口或USB接口与Zigbee协调器连接。