基于ZigBee的Wi—Fi无线网关设计

刘红梅

摘要：本论文针对当前WSN和ZigBee设备无法与手机和电脑等标准设备直接通讯的问题，采用Z –Stack协议栈，基于ZigBee技术，采用无线Wi-Fi模块完成了一款无线网关的设计。实现了WSN的组网、协议转换、流量控制等通信功能，设计完成后，进行了系统调试，达到设计要求，试制可行，设备具有较好的应用前景。

关键词：无线网关；Z –Stack协议栈；协议转换；流量控制。

中图分类号：TP334.3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）15-0228-02

Hardware Design of Electric Vehicle Photovoltaic Battery Charging System

LIU Hong-mei

（Hunan Railway Professional Technology College， Zhuzhou 412001， China）

Abstract： Aiming at the problem that WSN and ZigBee devices can't communicate directly with the standard equipments such as mobile phones and computers， the Z - Stack protocol stack is adopted， and a wireless gateway is designed based on ZigBee technology and wireless Wi-Fi module. The communication functions such as networking， protocol conversion and traffic control of WSN are realized. After completion of the design， the system is debugged to meet the design requirements. The trial is feasible， and the device has a good application prospect.

Key words： Wireless gateway； Z - Stack protocol stack； protocol conversion； traffic control

当前，WSN和ZigBee设备无法与手机和电脑等标准设备进行直接通讯，针对此问题本文采用Z –Stack协议栈，基于ZigBee技术，采用无线Wi-Fi模块完成了一款无线网关的设计。实现了WSN的组网、协议转换、流量控制等通信功能，设计完成后，进行了系统调试，达到设计要求。

1 系统原理及组成

系统的应用框架结构图如图1所示，从图示中可以看出，终端传感器和路由传感器负责数据的采集、处理。经过第一个步骤后，网关节点把采集到的数据经过提取后按既定格式打包发送给Wi-Fi模块。最后，通过将数据发送给PC端，实现实时的监控。

2 硬件系统设计

无线网关设计在硬件上主要包含三个模块：LM3S9B96、CC2520及EMW-380 Wi-Fi模块。系统框图如图2所示。

其中控制系统的主控模块采用LM3SB96，该处理器具有独立外设并行总线，支持

SDRAM、SRAM/Flash、FPGA、CPLD以及非常丰富的外设资源；CC2520芯片是第二代的ZigBee? / IEEE 802.15.4 RF收发器，为整个系统提供硬件上的幀处理、数据缓冲、数据加密和数据认证等，此外电源管理系统为整个系统提供能量。

3 系统软件设计

Z-Stack是TI的ZigBee兼容协议栈，支持多硬件平台，本文在上面硬件设计中已经提出，平台选择为：LM3S9B96+CC2520。具体的ZigBee协议栈示意图如图3所示。

4 系统测试

经过软硬件的设计，在整个系统平台上对Wi-Fi性能和ZigBee性能进行了相应的测试，测试结果如表1和表2所示。

5 结论

采用Z –Stack协议栈，基于ZigBee技术和无线Wi-Fi模块完成了一款无线网关的设计。实现了WSN的组网、协议转换、流量控制等通信功能，设计完成后，进行了Wi-Fi性能和ZigBee性能的系统调试， 结果达到设计要求，ZigBee性能中，通信距离在无功耗放大，无障碍时为30m，有效数据负载达到100kbps，实时拓扑延时<3s。

参考文献：

[1] 王风. 基于CC2530的ZigBee无线传感器网络的设计与实现 [D].西安电子科技大学， 2012.

[2] 陈大孝. 基于ZigBee无线传感器网络的室内定位技术研究 [D].重庆理工大学， 2017.

[3] 王振玲. 基于ZigBee无线传感器网络的监控系统的设计与实现[D].河南师范大学， 2012.

[4] 田亚. 基于ZigBee无线传感器网络系统设计与实现 [D]. 同济大学，2007.

[5] 黄双华， 赵志宏， 郭志，谭浩. Zigbee无线传感器网络路由研究与实现[J]. 电子测量技术，2007，2（30）：59-61.