摘  要： 介紹了以VC6.0為開發(fā)平臺(tái),，用無(wú)線單片機(jī)CC2530進(jìn)行多節(jié)點(diǎn)多參數(shù)的低功耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),。下位機(jī)設(shè)計(jì)了可靈活擴(kuò)展的無(wú)線數(shù)據(jù)幀,，并設(shè)計(jì)了采集控制命令，實(shí)現(xiàn)廣播模式和單目標(biāo)地址控制兩種功能,。上位機(jī)利用CSerialPort類對(duì)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(shí)別隨機(jī)分配的節(jié)點(diǎn)地址,，并改進(jìn)了CSerialPort類可實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制數(shù)的發(fā)送,。
關(guān)鍵詞： 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；VC6.0,；串口通信,；CSerialPort類；數(shù)據(jù)幀

　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近的大量廉價(jià),、具有通信,、感測(cè)及計(jì)算能力的微型器節(jié)點(diǎn)通過自組織構(gòu)成的“智能”測(cè)控網(wǎng)絡(luò)[1]。本系統(tǒng)下位機(jī)利用SHT11溫濕度傳感和美國(guó)TI公司的無(wú)線片上系統(tǒng)CC2530單片機(jī)構(gòu)成終端傳感器節(jié)點(diǎn),，對(duì)溫室內(nèi)的溫度和相對(duì)濕度及終端傳感器片上電壓三個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量,，通過在環(huán)境內(nèi)布置多個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)來(lái)獲取現(xiàn)場(chǎng)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(jī)硬件組成
　系統(tǒng)下位機(jī)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(jī)采集處理后打包數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送到與PC機(jī)連接的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn),。其中協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與PC機(jī)通過串口轉(zhuǎn)USB線連接,。

　下位機(jī)使用TI公司SensorDemo例程在IAR7.5集成開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行二次開發(fā)，在應(yīng)用層對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)分別編寫程序,，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)幀格式串行發(fā)送到PC機(jī)[2],。
2 下位機(jī)數(shù)據(jù)幀設(shè)計(jì)
　下位機(jī)數(shù)據(jù)幀編程固定長(zhǎng)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(gè)數(shù)據(jù)幀用十六進(jìn)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(biāo)識(shí)為8746為接收標(biāo)志,；9E是前面19個(gè)字節(jié)的“異或”運(yùn)算值，為整個(gè)數(shù)據(jù)幀的CRC校驗(yàn)位,，可變,；0F是固定值,，表示除了幀開始和0F、46,、87,、9E 5個(gè)字節(jié)外的15個(gè)字節(jié)數(shù)；DE65是傳感器節(jié)點(diǎn)16 bit地址號(hào)65DE,，是隨著數(shù)據(jù)來(lái)自不同節(jié)點(diǎn)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(diǎn)溫度的整數(shù)部分，換算為十進(jìn)制值為26℃,，可變,；20是節(jié)點(diǎn)片上電壓值（乘10倍值），換算為十進(jìn)制值為3.2 V,，可變,；0000為父節(jié)點(diǎn)地址；38是節(jié)點(diǎn)相對(duì)濕度值,，換算為十進(jìn)制值為56%,，可變；33是節(jié)點(diǎn)溫度的小數(shù)部分,，換算為十進(jìn)制值為（3×16+3）/256=0.199 2℃,，可變；00 00 00是預(yù)留下來(lái)的3個(gè)字節(jié)給節(jié)點(diǎn)其他傳感器數(shù)據(jù)的傳送,。
3 采集控制命令兩種模式實(shí)現(xiàn)
　在傳感器節(jié)點(diǎn)C文件中添加命令輸入集合COLLECTOR_CMD_ID,，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)C 添加同樣的命令輸出集。為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)3 B的串口數(shù)據(jù),，前2個(gè)字節(jié)為目標(biāo)地址,，第3個(gè)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?yàn)閰f(xié)調(diào)器地址是固定的0x0000十六進(jìn)制數(shù)，其他傳感節(jié)點(diǎn)地址不可能是這個(gè)數(shù),，所以當(dāng)發(fā)送前2個(gè)字節(jié)為0000時(shí),，可將此作為向全體傳感器節(jié)點(diǎn)廣播的命令的判斷，如果是具體單個(gè)節(jié)點(diǎn)地址,，則只有相應(yīng)節(jié)點(diǎn)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(jī)程序設(shè)計(jì)
4.1 CSerialPort類加入程序
　CSerialPort類是remon spekreijse寫的一個(gè)免費(fèi)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(gè)基于窗口的MFC應(yīng)用程序，再將CSerialPort.h和CSerialPort.cpp兩個(gè)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(gè)文件加入工程[3],。
　因?yàn)镃SerialPort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(dòng)生成,，需通過手動(dòng)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(jìn)行串口接收一個(gè)字符的響息映射,，只要串口中有一個(gè)字節(jié)就觸發(fā)這個(gè)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(jī)對(duì)下位機(jī)控制命令都是十六進(jìn)制數(shù)傳送，且傳送數(shù)據(jù)的最終原理都是以二進(jìn)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(gè)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(jī)軟件設(shè)計(jì)流程如圖2所示,。

4.2 串口數(shù)據(jù)接收
　對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行幀頭判斷，如果接收字節(jié)為FE則繼續(xù)接收,，保存在無(wú)符號(hào)字符數(shù)組buf中,，接收后面的字節(jié)保存在數(shù)組中，并對(duì)連續(xù)的18個(gè)字節(jié)進(jìn)行“異或”運(yùn)算,。如果這個(gè)“異或”運(yùn)算值與第20個(gè)字節(jié)的值相等,，表示這20個(gè)字節(jié)為一個(gè)有效數(shù)據(jù)串,，然后再將其中的源節(jié)點(diǎn)地址提取出來(lái)并保存,，再分別對(duì)其中的參數(shù)值進(jìn)行處理,，根據(jù)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)地址保存函數(shù)片段如下：
LONG CMYSerialPortDlg：：OnComm（WPARAM ch,，LPARAM port）
{ static char checksum=0,；  //校驗(yàn)和初值
  static char checksum1=0； //校驗(yàn)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(diǎn)個(gè)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(diǎn)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(jìn)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(rèn)地把這些十六進(jìn)制數(shù)當(dāng)作6個(gè)單獨(dú)的字符來(lái)處理。在窗口CPP文件中加入“字符轉(zhuǎn)十六進(jìn)制數(shù)”的函數(shù)String2Hex（m_strSend,，hexdata）,，其返回值為轉(zhuǎn)化后的十六進(jìn)制數(shù)的個(gè)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(lái)自參考文獻(xiàn)[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(yùn)行結(jié)果如圖3示。

　本文設(shè)計(jì)的無(wú)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(diǎn)多參數(shù)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集,，并對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行波形和表格顯示及存儲(chǔ),。設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了對(duì)所有節(jié)點(diǎn)和個(gè)別節(jié)點(diǎn)采集過程的控制,，在后期還運(yùn)用了計(jì)數(shù)求模的方法,，可通過上位機(jī)發(fā)送改變除數(shù)來(lái)改變節(jié)點(diǎn)的采集時(shí)間間隔，整個(gè)程序可移植性強(qiáng),。
參考文獻(xiàn)
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[2] 深圳飛比電子科技公司.Z-STACK SensorDemo實(shí)驗(yàn). [EB/OL].[2011-10-13].http：//wenku.baidu.com/view/dfe9d82ee2bd960590c6770c.html.
[3] 潘石柱，于仲安．VC實(shí)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(xì)過程.[EB/OL].（2001-06-20）[2010-12-21].http：//hi.baidu.com/laoyang1018/ blog/item/641491ef565756fece1b3ecc.html.