[发明专利]基于ZigBee的无线数据转发系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线数据转发系统及方法，具体地，涉及一种基于ZigBee的无线数据转发系统及方法。

背景技术

航天产品运输过程中需要实时监测运输过程的振动信号，以确保航天产品运输的可靠性。

传统的振动信号采集采用电缆传输方式，将振动传感器端的信号通过长电缆传输至本地采集端进行采集。由于采集设备与振动传感器距离较远或中间存在障碍物等会使得电缆布置、使用非常不方便，前期准备工作费时费力。

尤其是在铁路运输中，仪器车厢与产品所在的平板车相距较远(一般20～50米)，需要通过长电缆进行连接如图1所示。电缆笨重且繁琐，携带也非常不方便。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于ZigBee的无线数据转发系统及方法，其实现了数据的无线转换，改变了传统电缆的部署方式；安装使用起来较有线方式方便；无线数据通信距离大于五十米，增加了信号的传输距离；提高了信号传输能力和便捷程度，且通用性较高，具有一定的实用价值。

根据本发明的一个方面，提供一种基于ZigBee的无线数据转发系统，其包括：

主控电路，用于集成一个增强型的8051单片机内核和一个收发器内核，工作频率为2.4GHZ；

ZigBee协议芯片，用于短距离、低功耗的无线通信，采用TI公司的CC2530芯片，建立在基于IEEE802.15.4标准协议之上；

数据接收模块，用于接收无线数据消息；

数据发送模块，用于发送无线数据消息至系统；

Z-Stack协议栈模块，用于实现无线组网、无线数据收发及串口读写等功能，将各个层定义的协议集合在一起，以函数的形式实现，并提供用户接口给用户调用，定义物理层和介质访问层技术规范；

任务调度模块，用于通过任务轮循机制来进行任务调度；系统运行过程中通过循环查询的方式来判断有无任务事件发生，当有任务事件发生时，则进入中断调用任务处理函数处理任务；同一时间有多个任务发生，则首先判断任务的优先级，按照任务的优先级依次进行处理；

串口转换电路，用于方便在笔记本电脑上使用串口通信；用USB接口模拟串口转换电路，采用CH340芯片；

电源转换电路，用于使用USB接口提供的正5V电源通过一个AMS1117电源芯片将电压转换至3.3V，以供CC2530芯片使用；

复位及下载电路，复位用于在出现软件跑飞情况时通过按钮开关将CC2530芯片RESET_N脚接VCC进行复位，让电路运行正常；下载电路用于通过CC2530P口的程序写入功能进行软件的写入；

天线巴伦电路，用于在天线和CC2530之间进行阻抗匹配，把流入电缆屏蔽层的电流遏制掉。

优选地，所述电源转换电路包括第一芯片、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容；第十电容、第十一电容与第一芯输入端连接，第十二电容、第十三电容与第一芯输出端连接。

优选地，所述主控电路包括第三芯片、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第十四电容、第二十四电容、第二十五电容、第二十六电容、第二十七电容、第二晶振、第三晶振、第一电阻、第二电感、第三电感、第四电感；第二电感、第三电感、第四电感、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容与第三芯片的天线数据接收口连接；第一电阻与第三芯片连接；第十四电容与第三芯片连接；第二晶振、第二十六电容、第二十七电容与第三芯片连接；第三晶振、第二十四电容、第二十五电容与第三芯片连接。

优选地，所述串口转换电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第九电容、第二芯片、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一晶振，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第九电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一晶振都与第二芯片连接，第五电阻与第六电阻连接，第一电容、第二电容都与第一晶振连接，第九电容与第九电阻连接。

本发明还提供一种基于ZigBee的无线数据转发方法，其包括任务调度方法、协调器建立网络方法、路由器加入网络方法、数据发送方法、数据接收方法。

优选地，所述任务调度方法包括以下步骤：

步骤一，开始；

步骤二，关闭所有中断；

步骤三，初始化系统时钟；

步骤四，使能全部中断；

步骤五，操作系统初始化；

步骤六，执行操作系统；

步骤七，判断是否有事件发生，是则转步骤八，否则转步骤六；