摘  要： 介紹了以VC6.0為開發(fā)平臺，用無線單片機CC2530進行多節(jié)點多參數(shù)的低功耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),。下位機設(shè)計了可靈活擴展的無線數(shù)據(jù)幀,，并設(shè)計了采集控制命令，實現(xiàn)廣播模式和單目標地址控制兩種功能,。上位機利用CSerialPort類對串口數(shù)據(jù)選擇性接收,，提高了效率和穩(wěn)定性，可保存和識別隨機分配的節(jié)點地址,，并改進了CSerialPort類可實現(xiàn)十六進制數(shù)的發(fā)送,。
關(guān)鍵詞： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；VC6.0,；串口通信,；CSerialPort類；數(shù)據(jù)幀

　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部或附近的大量廉價,、具有通信,、感測及計算能力的微型器節(jié)點通過自組織構(gòu)成的“智能”測控網(wǎng)絡(luò)[1]。本系統(tǒng)下位機利用SHT11溫濕度傳感和美國TI公司的無線片上系統(tǒng)CC2530單片機構(gòu)成終端傳感器節(jié)點,，對溫室內(nèi)的溫度和相對濕度及終端傳感器片上電壓三個參數(shù)進行實時測量,，通過在環(huán)境內(nèi)布置多個測量節(jié)點來獲取現(xiàn)場信息。在眾多集成可視化開發(fā)環(huán)境中，VisualC6.0是底層編程環(huán)境的最佳選擇,，它提供了相當(dāng)齊備的類和各種控件,，編程界面友好。
1 系統(tǒng)下位機硬件組成
　系統(tǒng)下位機硬件組成如圖1示,，由I2C總線的SHT11數(shù)字溫濕度傳感器連接CC2530芯片的VDD/3的ADC通道,，經(jīng)CC2530單片機采集處理后打包數(shù)據(jù)無線發(fā)送到與PC機連接的協(xié)調(diào)器節(jié)點。其中協(xié)調(diào)器節(jié)點與PC機通過串口轉(zhuǎn)USB線連接,。

　下位機使用TI公司SensorDemo例程在IAR7.5集成開發(fā)環(huán)境下進行二次開發(fā),，在應(yīng)用層對傳感器節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點分別編寫程序，協(xié)調(diào)器節(jié)點接收傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)幀格式串行發(fā)送到PC機[2],。
2 下位機數(shù)據(jù)幀設(shè)計
　下位機數(shù)據(jù)幀編程固定長度為20 B的數(shù)據(jù),，有些字節(jié)可變，有些字節(jié)是固定的,。比如一個數(shù)據(jù)幀用十六進制表示為：FE 0F 46 87 DE 65 02 00 09 00 1B 20 00 00 38 33 00 00 00 9E,。其中：FE是幀頭字節(jié)，46 87是雙字節(jié)數(shù)據(jù),，低字節(jié)在前,，標識為8746為接收標志；9E是前面19個字節(jié)的“異或”運算值,，為整個數(shù)據(jù)幀的CRC校驗位,，可變；0F是固定值,，表示除了幀開始和0F,、46、87,、9E 5個字節(jié)外的15個字節(jié)數(shù),；DE65是傳感器節(jié)點16 bit地址號65DE，是隨著數(shù)據(jù)來自不同節(jié)點變化,；0002,、0009也是固定的字節(jié)，表示數(shù)據(jù)包和有效數(shù)據(jù)位,；1 B是節(jié)點溫度的整數(shù)部分,，換算為十進制值為26℃，可變,；20是節(jié)點片上電壓值（乘10倍值）,，換算為十進制值為3.2 V，可變,；0000為父節(jié)點地址,；38是節(jié)點相對濕度值,，換算為十進制值為56%，可變,；33是節(jié)點溫度的小數(shù)部分,，換算為十進制值為（3×16+3）/256=0.199 2℃，可變,；00 00 00是預(yù)留下來的3個字節(jié)給節(jié)點其他傳感器數(shù)據(jù)的傳送,。
3 采集控制命令兩種模式實現(xiàn)
　在傳感器節(jié)點C文件中添加命令輸入集合COLLECTOR_CMD_ID，協(xié)調(diào)器節(jié)點C 添加同樣的命令輸出集,。為協(xié)調(diào)器節(jié)點設(shè)計3 B的串口數(shù)據(jù),，前2個字節(jié)為目標地址，第3個字節(jié)為采集控制命令,，如設(shè)置80為停止采集,，40為開始采集命令。因為協(xié)調(diào)器地址是固定的0x0000十六進制數(shù),，其他傳感節(jié)點地址不可能是這個數(shù),，所以當(dāng)發(fā)送前2個字節(jié)為0000時，可將此作為向全體傳感器節(jié)點廣播的命令的判斷,，如果是具體單個節(jié)點地址,，則只有相應(yīng)節(jié)點接收控制命令，其中廣播命令發(fā)送的地址模式為0xFFFF,。
4 上位機程序設(shè)計
4.1 CSerialPort類加入程序
　CSerialPort類是remon spekreijse寫的一個免費的串口類,，可在互聯(lián)網(wǎng)下載到其頭文件（h文件）和源程序（cpp文件），它可直接用于串口的讀寫操作,。首先建立一個基于窗口的MFC應(yīng)用程序,，再將CSerialPort.h和CSerialPort.cpp兩個類文件復(fù)制到工程文件夾中,，并用project-add to project-files命令將上述兩個文件加入工程[3],。
　因為CSerialPort類是第三方類，所以其串口消息響應(yīng)函數(shù)不能由VC的classwizd自動生成,，需通過手動增加消息響應(yīng)函數(shù)的消息映射,。在建立的窗口類頭文件下添加以下代碼：
　afx_msg LONG OnComm（WPARAM ch，LPARAM port）,；
　在窗口類ccp文件下進行串口接收一個字符的響息映射,，只要串口中有一個字節(jié)就觸發(fā)這個事件，代碼如下：
　ON_MESSAGE（WM_COMM_RXCHAR,，OnComm）
　最初的CSerialPort類的發(fā)送函數(shù)只有一種發(fā)送字符類型WriteToPort（ char* string）,。而考慮到上位機對下位機控制命令都是十六進制數(shù)傳送，且傳送數(shù)據(jù)的最終原理都是以二進制數(shù)傳遞的,，所以增加一種可按字節(jié)數(shù)發(fā)送的函數(shù)類型WriteToPort（unsigned char*string,，int n）。其中，string是發(fā)送的一個字節(jié)數(shù)據(jù),，n是要發(fā)送的字節(jié)數(shù),。代碼如下：
void CSerialPort：：WriteToPort（unsigned char*string，int n）
 {
   assert（m_hComm != 0）,；
memset（m_szWriteBuffer,，0，sizeof（m_szWriteBuffer））,；
    memcpy（m_szWriteBuffer,，string，n）,；
    m_nWriteSize=n,；
    //set event for write
    SetEvent（m_hWriteEvent）；
}
　上位機軟件設(shè)計流程如圖2所示,。

4.2 串口數(shù)據(jù)接收
　對接收的數(shù)據(jù)進行幀頭判斷,，如果接收字節(jié)為FE則繼續(xù)接收，保存在無符號字符數(shù)組buf中,，接收后面的字節(jié)保存在數(shù)組中,，并對連續(xù)的18個字節(jié)進行“異或”運算。如果這個“異或”運算值與第20個字節(jié)的值相等,，表示這20個字節(jié)為一個有效數(shù)據(jù)串,，然后再將其中的源節(jié)點地址提取出來并保存，再分別對其中的參數(shù)值進行處理,，根據(jù)節(jié)點地址寫入VC表格控件中的相應(yīng)行,。串口數(shù)據(jù)幀選擇性接收和多節(jié)點地址保存函數(shù)片段如下：
LONG CMYSerialPortDlg：：OnComm（WPARAM ch，LPARAM port）
{ static char checksum=0,；  //校驗和初值
  static char checksum1=0,； //校驗和獲取值
  static int count=0；    //接收字符數(shù)
  static unsigned char buf[21],；
 static unsigned char SAddrL[5],；//源地址低字節(jié)
static unsigned char SAddrH[5]；//源地址高字節(jié)
 static int i=0,；         //源節(jié)點個數(shù)
  if（ch= =0xFE）  
  { count=0,；
    buf[count]=ch；
  }
  else
  {count++,；
   buf[count]=ch,；
   if（count==1）
       checksum=buf[count]；
   else if（count<19）
      checksum^=buf[count],；//ch
    else if（count= =19）
     {checksum1=buf[count],；
     if（checksum1= =checksum）
     { //源節(jié)點地址存放
　if（i==0）
         {SAddrL[0]=buf[4],；SAddrH[0]=buf[5]；i++,；}
　if（i==1）
{if（（buf[4]==SAddrL[0]）&&（buf[5]==SAddrH[0]））,；
else{i++；SAddrL[1]=buf[4],；SAddrH[1]=buf[5],；}  
}
 if（i==2）        
     … …
     UpdateData（0）；return 0,；
     }
4.3 串口命令的發(fā)送
　在應(yīng)用程序的發(fā)送數(shù)據(jù)編輯框中輸入3 B的十六進制數(shù)據(jù),，而且要讓發(fā)送函數(shù)明白這是3 B的數(shù)據(jù)，而不是默認地把這些十六進制數(shù)當(dāng)作6個單獨的字符來處理,。在窗口CPP文件中加入“字符轉(zhuǎn)十六進制數(shù)”的函數(shù)String2Hex（m_strSend,，hexdata），其返回值為轉(zhuǎn)化后的十六進制數(shù)的個數(shù),，在此即是要發(fā)送的命令字節(jié)數(shù)（該函數(shù)原型來自參考文獻[4]）,。發(fā)送命令函數(shù)如下：
void CMYSerialPortDlg：：OnSend（）
{UpdateData（1）；  //更新參數(shù)數(shù)據(jù)
CByteArray   hexdata,；
int   len=String2Hex（m_strSend,，hexdata）；  
unsigned char *str,；
str=（unsigned char*）malloc（sizeof（char）*len）,；
　for（int j=0；j <len,； j++）
   {  str[j]=hexdata[j],；      
   }
　m_spSerialPort.WriteToPort（str，3）,；
//m_spSerialPort是在窗口中定義的CSerialPort類成員變量
}
　程序運行結(jié)果如圖3示,。

　本文設(shè)計的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多節(jié)點多參數(shù)的數(shù)據(jù)實時采集，并對測量的數(shù)據(jù)進行波形和表格顯示及存儲,。設(shè)計的串口接收中斷程序可應(yīng)用到其他串口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,，發(fā)送命令實現(xiàn)了對所有節(jié)點和個別節(jié)點采集過程的控制，在后期還運用了計數(shù)求模的方法,，可通過上位機發(fā)送改變除數(shù)來改變節(jié)點的采集時間間隔，整個程序可移植性強,。
參考文獻
[1] 孫利民,，李建中，陳渝,，等．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].北京：清華大學(xué)出版社,，2005.
[2] 深圳飛比電子科技公司.Z-STACK SensorDemo實驗. [EB/OL].[2011-10-13].http：//wenku.baidu.com/view/dfe9d82ee2bd960590c6770c.html.
[3] 潘石柱,，于仲安．VC實現(xiàn)串行通信的三種途徑[J].電子工程師.2002，28（9）.
[4] 龔建偉．串口調(diào)試助手源程序及編程詳細過程.[EB/OL].（2001-06-20）[2010-12-21].http：//hi.baidu.com/laoyang1018/ blog/item/641491ef565756fece1b3ecc.html.