CN106060157B - 基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统 - Google Patents

基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统，包括依次连接的蓝牙芯片模块、协调器、终端、控制器；所述蓝牙芯片模块集成无线收发模块和三个串口接口，使用其第一个串口接口；所述协调器包括第一ZigBee芯片模块，第一ZigBee芯片模块集成一个串口接口，使用其和蓝牙的第一串口直接相连进行通信；所述终端包括第二ZigBee芯片模块，第二ZigBee芯片模块集成无线收发数据模块；使用此模块和协调器的无线模块进行无线网络通信；所述第二ZigBee芯片模块集成通用输入输出GPIO接口，使用该接口模拟I2C总线。本发明提出的基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统，采用的ZigBee的网络透传功能，无需传统的GPS信号，大大降低成本，提高系统的可靠性。

Description

基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统
技术领域
本发明属于路灯通讯技术领域，涉及一种数据收发系统，尤其涉及一种基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统。
背景技术
目前，针对需要获取路灯信息数据的方式，传统的解决方案主要有以下两种方法：一是通过电力载波通信的方式：后台控制中心通过电缆中的载波进行与各个路灯端点控制器进行数据交互；然而载波通信是有延迟的，再软件方面需要知道路灯的具体位置并且与主控制器的距离，维护比较麻烦。
第二种方法：是通过GPRS通信方式；GPRS是基于GSM的移动分组数据业务,用户通过GPRS可在移动状态下使用各种高速数据业务与各个终端设备通信。GPRS城市路灯监控系统虽然克服了有线通信、无线集群等通信方式所存在的建设周期长、投资规模大、技术不成熟以及终端支持少等缺点，但是GPRS是按流量收费，终端规模大、长期使用成本必然较高。
有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的路灯通信方式，以便克服现有通信方式存在的上述缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统，可降低成本，提高系统的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统，所述系统包括依次连接的移动终端、蓝牙芯片模块、ZigBee协调器、ZigBee终端、路灯控制器；
所述蓝牙芯片模块集成无线收发模块和三个串口接口，使用其第一个串口接口；
所述ZigBee协调器包括第一ZigBee芯片模块，第一ZigBee芯片模块集成一个串口接口，使用其和蓝牙芯片模块的第一串口直接相连进行通信；
所述ZigBee终端包括第二ZigBee芯片模块，第二ZigBee芯片模块集成无线收发数据模块；使用此模块和ZigBee协调器的无线模块进行无线网络通信；
所述第二ZigBee芯片模块集成通用输入输出GPIO接口，使用该接口模拟I2C总线；
所述路灯控制器集成通用输入输出GPIO接口，使用其模拟I2C总线与第二ZigBee芯片模块进行数据通信；
使用移动终端上开发的APP软件，通过蓝牙信号把数据发送给所述蓝牙芯片模块；
所述蓝牙芯片模块接收数据后通过自身的第一串口接口把数据发送给所述ZigBee协调器；
所述ZigBee协调器通过自身集成的无线透传模块发送给ZigBee终端集成的无线模块；
如果ZigBee终端收到透传的数据通过自身集成的I2C总线发送给路灯控制器，当路灯控制器收到数据后并做出响应，使用同样的方法把数据回传给移动终端，从而实现移动终端到ZigBee终端的数据交互；
所述移动终端包括ZigBee终端搜索模块；
在ZigBee协调器打开后，如果有ZigBee终端加入到ZigBee协调器中，ZigBee终端自动把自身的网络短地址上报给ZigBee协调器；并且ZigBee协调器把获取到的ZigBee终端的网络短地址进行保存；
ZigBee终端搜索模块用以发送搜索指令，当移动终端发送搜索指令时，ZigBee协调器根据保存的ZigBee终端网络短地址进行一一获取ZigBee终端的设备信息，以及查看是否ZigBee终端是否离网；
ZigBee协调器通过保存的ZigBee终端网络短地址去获取各个ZigBee终端的设备信息；ZigBee协调器每发送一次获取ZigBee终端的设备信息，会自动清空保存的ZigBee终端网络短地址；当ZigBee终端收到ZigBee协调器发送的请求时，ZigBee终端会把自身的网络信息传给ZigBee协调器，ZigBee协调器收到后会保存ZigBee终端的网络信息，包括ZigBee终端的网络短地址；这样当ZigBee终端掉线时，其网络短地址就不会保存在ZigBee协调器中；
当ZigBee协调器获取到ZigBee终端的网络信息时，会进行入栈操作并保存在ZigBee协调器中，ZigBee协调器每隔600ms向移动终端发送搜索到的ZigBee终端信息，确保数据传输的稳定性；
ZigBee协调器每次向ZigBee终端发送请求信息，都会自动把保存的ZigBee终端网络地址清除，直到ZigBee终端收到发送的请求信息并作出相应，ZigBee协调器并再次保存ZigBee终端的网络地址，以至于ZigBee终端设备掉线，ZigBee协调器会同步清除保存的ZigBee终端网络短地址。
一种基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统，所述系统包括依次连接的蓝牙芯片模块、ZigBee协调器、ZigBee终端、控制器；
所述蓝牙芯片模块集成无线收发模块及串口接口；
所述ZigBee协调器包括第一ZigBee芯片模块，第一ZigBee芯片模块集成一个串口接口，使用其和蓝牙芯片的设定串口直接相连进行通信；
所述ZigBee终端包括第二ZigBee芯片模块，第二ZigBee芯片模块集成无线收发数据模块；使用此模块和ZigBee协调器的无线模块进行无线网络通信；
所述第二ZigBee芯片模块集成通用输入输出GPIO接口，使用该接口模拟I2C总线；
所述控制器集成通用输入输出GPIO接口，使用其模拟I2C总线与第二ZigBee芯片模块进行数据通信。
作为本发明的一种优选方案，使用移动终端上开发的APP软件，通过蓝牙信号把数据发送给所述蓝牙芯片模块。
作为本发明的一种优选方案，所述蓝牙芯片模块接收数据后通过自身的设定串口接口把数据发送给所述ZigBee协调器；
所述ZigBee协调器通过自身集成的无线透传模块发送给ZigBee终端集成的无线模块。
作为本发明的一种优选方案，如果ZigBee终端收到透传的数据通过自身集成的I2C总线发送给路灯控制器，当路灯控制器收到数据后并做出响应，使用同样的方法把数据回传给移动终端，从而实现移动终端到ZigBee终端的数据交互。
作为本发明的一种优选方案，所述系统还包括移动终端；所述移动终端包括ZigBee终端搜索模块；
在ZigBee协调器打开后，如果有ZigBee终端加入到ZigBee协调器中，ZigBee终端自动把自身的网络短地址上报给ZigBee协调器；并且ZigBee协调器把获取到的ZigBee终端的网络短地址进行保存；
ZigBee终端搜索模块用以发送搜索指令，当移动终端发送搜索指令时，ZigBee协调器根据保存的ZigBee终端网络短地址进行一一获取ZigBee终端的设备信息，以及查看是否ZigBee终端是否离网；
ZigBee协调器通过保存的ZigBee终端网络短地址去获取各个ZigBee终端的设备信息；ZigBee协调器每发送一次获取ZigBee终端的设备信息，会自动清空保存的ZigBee终端网络短地址；当ZigBee终端收到ZigBee协调器发送的请求时，ZigBee终端会把自身的网络信息传给ZigBee协调器，ZigBee协调器收到后会保存ZigBee终端的网络信息，包括ZigBee终端的网络短地址；这样当ZigBee终端掉线时，其网络短地址就不会保存在ZigBee协调器中；
当ZigBee协调器获取到ZigBee终端的网络信息时，会进行入栈操作并保存在ZigBee协调器中，ZigBee协调器每隔设定时间向移动终端发送搜索到的ZigBee终端信息，确保数据传输的稳定性；
ZigBee协调器每次向ZigBee终端发送请求信息，都会自动把保存的ZigBee终端网络地址清除，直到ZigBee终端收到发送的请求信息并作出相应，ZigBee协调器并再次保存ZigBee终端的网络地址，以至于ZigBee终端设备掉线，ZigBee协调器会同步清除保存的ZigBee终端网络短地址。
本发明的有益效果在于：本发明提出的基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统，采用的ZigBee的网络透传功能，无需传统的GPS信号，大大降低成本，提高系统的可靠性。
路灯维护人员只需要拿着手机和协调器模块，无论靠近哪一个路灯都能详细的获取此路灯的一系列参数；比起载波方式维护更方便。
附图说明
图1为本发明系统的组成示意图。
图2为app端搜索终端设备过程中步骤1的流程图。
图3为app端搜索终端设备过程中步骤2～步骤4的流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图1，本发明揭示了一种基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统，所述系统包括依次连接的移动终端5、蓝牙芯片模块1、ZigBee协调器2、ZigBee终端3、路灯控制器4。
所述蓝牙芯片模块1集成无线收发模块和三个串口接口，使用其第一个串口接口。
所述ZigBee协调器2包括第一ZigBee芯片模块，第一ZigBee芯片模块集成一个串口接口，使用其和蓝牙芯片模块的第一串口直接相连进行通信。
所述ZigBee终端3包括第二ZigBee芯片模块，第二ZigBee芯片模块集成无线收发数据模块；使用此模块和ZigBee协调器的无线模块进行无线网络通信。
所述第二ZigBee芯片模块集成通用输入输出GPIO接口，使用该接口模拟I2C总线。
所述路灯控制器4集成通用输入输出GPIO接口，使用其模拟I2C总线与第二ZigBee芯片模块进行数据通信。
使用移动终端5上开发的APP软件，通过蓝牙信号把数据发送给所述蓝牙芯片模块。
所述蓝牙芯片模块1接收数据后通过自身的第一串口接口把数据发送给所述ZigBee协调器2(当然也可以是其他接口)。
所述ZigBee协调器2通过自身集成的无线透传模块发送给ZigBee终端3集成的无线模块。
如果ZigBee终端3收到透传的数据通过自身集成的I2C总线发送给路灯控制器4，当路灯控制器4收到数据后并做出响应，使用同样的方法把数据回传给移动终端5，从而实现移动终端5到ZigBee终端3的数据交互。
所述移动终端5包括ZigBee终端搜索模块，请参阅图2、图3，ZigBee终端搜索模块的搜索过程包括如下步骤：
【步骤1】如图2所示，在ZigBee协调器打开后，如果有ZigBee终端加入到ZigBee协调器中，ZigBee终端自动把自身的网络短地址上报给ZigBee协调器；并且ZigBee协调器把获取到的ZigBee终端的网络短地址进行保存。
【步骤2】如图3所示，ZigBee终端搜索模块用以发送搜索指令，当移动终端发送搜索指令时，ZigBee协调器根据保存的ZigBee终端网络短地址进行一一获取ZigBee终端的设备信息，以及查看是否ZigBee终端是否离网。
【步骤3】ZigBee协调器通过保存的ZigBee终端网络短地址去获取各个ZigBee终端的设备信息；ZigBee协调器每发送一次获取ZigBee终端的设备信息，会自动清空保存的ZigBee终端网络短地址；当ZigBee终端收到ZigBee协调器发送的请求时，ZigBee终端会把自身的网络信息传给ZigBee协调器，ZigBee协调器收到后会保存ZigBee终端的网络信息，包括ZigBee终端的网络短地址；这样当ZigBee终端掉线时，其网络短地址就不会保存在ZigBee协调器中。
【步骤4】当ZigBee协调器获取到ZigBee终端的网络信息时，会进行入栈操作并保存在ZigBee协调器中，ZigBee协调器每隔600ms向移动终端发送搜索到的ZigBee终端信息，确保数据传输的稳定性。
【步骤5】ZigBee协调器每次向ZigBee终端发送请求信息，都会自动把保存的ZigBee终端网络地址清除，直到ZigBee终端收到发送的请求信息并作出相应，ZigBee协调器并再次保存ZigBee终端的网络地址，以至于ZigBee终端设备掉线，ZigBee协调器会同步清除保存的ZigBee终端网络短地址。
ZigBee技术的传感器网络应用非常广泛，可以帮助人们更好地实现生活梦想。主要应用在以下实例当中。
(1)ZigBee技术应用在数字家庭中，可使人们随时了解家里的电子设备状态，并可用于对家中病人的监控，观察病人的状态是否正常以便做出反应。
(2)ZigBee传感器网络用于楼宇自动化可降低运营成本。如：酒店里遍布空调供暖(HVAC)设备，如果在每台空调设备上都加上一个ZigBee节点，就能对这些空调系统进行实时控制，节约能源消耗。
(3)工程环境当中有大量的传感器和控制器，使用无线ZigBee技术把他们连接成一个网络进行监控，加强作业管理，降低成本。
本发明系统可以用于智能路灯产品，也可以用于数字家庭、酒店管理、工程建设等领域。
实施例二
一种基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统，所述系统包括依次连接的蓝牙芯片模块、ZigBee协调器、ZigBee终端、控制器；所述蓝牙芯片模块集成无线收发模块及串口接口。
所述ZigBee协调器包括第一ZigBee芯片模块，第一ZigBee芯片模块集成一个串口接口，使用其和蓝牙芯片的设定串口直接相连进行通信。
所述ZigBee终端包括第二ZigBee芯片模块，第二ZigBee芯片模块集成无线收发数据模块；使用此模块和ZigBee协调器的无线模块进行无线网络通信。
所述第二ZigBee芯片模块集成通用输入输出GPIO接口，使用该接口模拟I2C总线。
所述控制器集成通用输入输出GPIO接口，使用其模拟I2C总线与第二ZigBee芯片模块进行数据通信。
综上所述，本发明提出的基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统，采用的ZigBee的网络透传功能，无需传统的GPS信号，大大降低成本，提高系统的可靠性。
路灯维护人员只需要拿着手机和协调器模块，无论靠近哪一个路灯都能详细的获取此路灯的一系列参数；比起载波方式维护更方便。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (1)

1.一种基于ZigBee网络透传及串口收发数据的系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的移动终端、蓝牙芯片模块、ZigBee协调器、ZigBee终端、路灯控制器；
所述蓝牙芯片模块集成无线收发模块和三个串口接口，使用其第一个串口接口；
所述ZigBee协调器包括第一ZigBee芯片模块，第一ZigBee芯片模块集成一个串口接口，使用其和蓝牙芯片模块的第一串口直接相连进行通信；
所述ZigBee终端包括第二ZigBee芯片模块，第二ZigBee芯片模块集成无线收发数据模块；使用此模块和ZigBee协调器的无线透传模块进行无线网络通信；
所述第二ZigBee芯片模块集成通用输入输出GPIO接口，使用该接口模拟I2C总线；
所述路灯控制器集成通用输入输出GPIO接口，使用其模拟I2C总线与第二ZigBee芯片模块进行数据通信；
使用移动终端上开发的APP软件，通过蓝牙信号把数据发送给所述蓝牙芯片模块；
所述蓝牙芯片模块接收数据后通过自身的第一串口接口把数据发送给所述ZigBee协调器；
所述ZigBee协调器通过自身集成的无线透传模块发送给ZigBee终端集成的无线收发数据模块；
如果ZigBee终端收到透传的数据通过GPIO接口模拟的I2C总线发送给路灯控制器，当路灯控制器收到数据后并做出响应，使用同样的方法把数据回传给移动终端，从而实现移动终端到ZigBee终端的数据交互；
所述移动终端包括ZigBee终端搜索模块；
在ZigBee协调器打开后，如果有ZigBee终端加入到ZigBee协调器中，ZigBee终端自动把自身的网络短地址上报给ZigBee协调器；并且ZigBee协调器把获取到的ZigBee终端的网络短地址进行保存；
ZigBee终端搜索模块用以发送搜索指令，当移动终端发送搜索指令时， ZigBee协调器根据保存的ZigBee终端网络短地址进行一一获取ZigBee终端的设备信息，以及查看是否ZigBee终端是否离网；
ZigBee协调器通过保存的ZigBee终端网络短地址去获取各个ZigBee终端的设备信息；ZigBee协调器每发送一次获取ZigBee终端的设备信息，会自动清空保存的ZigBee终端网络短地址；当ZigBee终端收到ZigBee协调器发送的请求时，ZigBee终端会把自身的网络信息传给ZigBee协调器，ZigBee协调器收到后会保存ZigBee终端的网络信息，包括ZigBee终端的网络短地址；这样当ZigBee终端掉线时，其网络短地址就不会保存在ZigBee协调器中；
当ZigBee协调器获取到ZigBee终端的网络信息时，会进行入栈操作并保存在ZigBee协调器中，ZigBee协调器每隔600ms向移动终端发送搜索到的ZigBee终端信息，确保数据传输的稳定性；
ZigBee协调器每次向ZigBee终端发送请求信息，都会自动把保存的ZigBee终端网络地址清除，直到ZigBee终端收到发送的请求信息并作出相应，ZigBee协调器并再次保存ZigBee终端的网络地址，以至于ZigBee终端设备掉线，ZigBee协调器会同步清除保存的ZigBee终端网络短地址。
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