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ZigBee与GPRS的远程数据采集系统设计

来源:中国一卡通网  作者:不详  发布时间:2014-01-22 16:16:46  字体:[ ]

关键字:ZigBee  GPRS  远程数据采集系统  

摘   要:本文所设计的远程数据采集系统采用ZigBee与GPRS技术实现了远程的数据采集与控制,并结合嵌入式Web Server与RFID射频识别方案,实现了通过浏览器和射频识别卡进行关键配置数据修改和临时系统控制。

  系统软件设计分为3大主要部分:ZigBee网络数据采集部分、GPRS模块通信部分和嵌入式Web Server部分。整个系统主要流程如图3所示。

ZigBee与GPRS的远程数据采集系统设计——中国一卡通网

  图3 系统主程序流程图

  系统数据采集主要通过查询方式进行,由远程监控端发出查询请求后,现场数据采集系统才进行数据采集、传输或其他响应。查询请求到达ZigBee网络的协调器端后,协调器在网络内部通过单点传送的方式与各个终端节点进行通信。

  由于现场数据采集部分的GPRS模块与数据中心的GPRS模块功能有所区别,可通过设定全局标志位GPRS_ Module_Role为0或1来指定GPRS模块为现场数据采集GPRS模块还是数据中心(即接收端)的GPRS模块。现场数据采集GPRS模块为了保持连接还需在空闲时间发送心跳包。与远程IP建立连接的相关任务全部由GPRS模块中的STM32F103C8完成,并将配置信息写入SPI Flash中,外部数据可直接通过GPRS模块的串口发送。若与数据中心IP连接出现连续3次错误(错误次数可设定),现场数据采集GPRS模块将通过固定内容短信的方式告知数据中心的GPRS模块,数据中心的GPRS模块通过回应固定内容的短信对远程控制单元实现紧急处理。

  嵌入式Web Server部分主要负责将数据通过串口转发至GPRS模块或者上位机,并实现现场监控计算机可通过浏览器对监控网页进行访问和在LCD端显示数据采集信息,嵌入式Web Server主要通过公共网关接口CGI以及服务器端嵌入标签SSI Tag实现对外网页表单数据的更新与获取[8]。同时,监控计算机进入系统配置更改前,需通过串口发送字符“authenticated_id_loop”(也可自定义为其他)到LM3S9D92串口1,特定字符串检测主要是通过函数strstr(pstr,“authenticated_id_loop”)实现,其中pstr为待检测字符串地址,检测到目标字符串后返回该位置的指针,否则返回空指针。LM3S9D92串口接收中断流程中检测到目标字符串后,将循环执行PN532读卡函数PN532_readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO14443A, &uid[0], &uidLength)3次,当读取到特定ID后跳出该循环,并将变量Authenticated_ID_OK置1,表明通过IC卡认证流程,可继续执行系统配置。

  4 测试结果

  通过对4个ZigBee终端节点I/O口P1.0控制的LED状态进行了采集和控制,并在嵌入式Web Server端及其LCD上显示其开关状态,可通过网页中的复选框对I/O状态实现控制,具体如图4所示。嵌入式Web Server端还分别在Windows以及Ubuntu/Linux操作系统下使用系统自带浏览器进行了测试,均可正常使用,现场监控计算机接入系统十分方便。另外,测试了修改系统关键信息时的安全性,更改数据采集端的GPRS模块短信报警号码时,系统进行了身份认证,通过读取卡号识别到程序内已存的管理员1、2的信息,通过串口输出调试信息。

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  图4 现场嵌入式Web Server监控端以及LCD信息显示

  结语

  本设计以ZigBee网络和GPRS模块为中心,结合ZigBee以及GPRS无线通信技术,使得远程数据采集与控制更易实现。经实际测试,采集和控制各个ZigBee节点CC2530 P1.0引脚输出状态,运行结果能够到达预期效果。另外,本系统还可根据实际情况在各个ZigBee终端节点添加其他数据采集电路,实现更加强大的功能或拓展网络结构,因此,本文设计的远程数据采集系统具有较高的实用参考价值。

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