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item_基于ZigBee/ARM的无线环境监测网络（+源代码）

2018-10-19 19:04 357 查看

要求打通这样的一条通讯链路：传感器 ⇌ ZigBee网络 ⇌ ARM网关 ⇌ 服务器 ⇌ Internet网络 ⇌ 用户。存档并分享源代码。

文章目录

01-设计篇
传感器 ⇌ ZigBee网络
ZigBee网络 ⇌ ARM网关
ARM网关 ⇌ 服务器
服务器 ⇌ Internet网络⇌ 用户

02-硬件篇

03-软件篇

ZigBee协议栈编程
ARM-Linux编程
Linux-socket编程

04-测试篇

网盘链接

01-设计篇

最后效果： Client打开应用程序（C/S模式），发送命令请求数据，Server服务多个Client，接到Client命令然后封装发送给ARM网关，ARM网关负责与ZigBee协调器串口通讯转发命令，ZigBee协调器根据命令进行广播/单播请求数据，ZigBee终端收到数据包后采集数据，原路返回直到给Client显示。

传感器ZigBee网络ARM网关服务器Internet网络用户通讯链路

总框架传感器 ⇌ ZigBee网络

使用ZigBee协议栈进行数据采集和传输，实际上是ZigBee终端（带传感器）与ZigBee协调器的通讯，终端负责传感器数据采集和数据包传输，协调器负责组网，连接多个终端，最后负责转发数据包（数据包可能是ARM网关的命令），不作任何数据处理。

ZigBee协调器ZigBee终端AZigBee终端B......... ZigBee网络 ⇌ ARM网关

使用串口通讯，ARM网关与ZigBee协调器相连，从底层的ZigBee网络转换为Internet网络，ZigBee协调器负责上报数据和接收ARM网关下发的命令，ARM网关则负责接收数据和发出命令（命令来自服务器）

环境数据命令ZigBee协调器ARM网关 ARM网关 ⇌ 服务器

使用socket的TCP编程进行连接，ARM网关中运行Linux系统，配置网卡进行Internet联网，与特定IP的socket（服务器）进行连接，同时保持与ZigBee协调器的串口通讯。ARM网关负责接收服务器的命令和上报数据，服务器则负责接收数据和下发命令（命令来自用户）。

socket数据socket命令ARM网关服务器服务器 ⇌ Internet网络⇌ 用户

使用socket的TCP编程进行数据报的发送和接收，采用C/S传输模式，提供一个PC的终端客户程序，程序会主动与指定的服务器连接，并在PC界面下接收用户命令，经过封装后通过Internet网络发送给服务器。用户主要访问服务器的数据库以及请求实时数据，服务器主要作数据库储存和数据帧处理。

C/S模式服务器用户

02-硬件篇

使用到的一些ZigBee节点和ARM以及一些驱动器

名称	用途	通讯接口
ZigBee终端	传感器数据采集	ZigBee协议栈
ZigBee协调器	组网、转发数据	ZigBee协议栈、串口
ARM（nano）	数据转换、转发数据	socket、串口
各种驱动器（如继电器、电机等）	实现远程开关	普通IO
各种电器（小风扇、水泵等）	被远程控制	普通IO

上文并没有说应用，因为目的只是打通一条链路，至于后期的应用，可以是农业大棚、养殖户、小花园等等。

03-软件篇

分为3部分：ZigBee协议栈编程、ARM-Linux编程和Linux-socket编程

ZigBee协议栈编程

使用的ZigBee节点是CC2530这一款，协议栈版本是ZStack-CC2530-2.5.1a，开发基于Sample例程。

出厂商附带了很多传感器的使用例程，稍加修改就可以直接使用，最后对协议栈的串口、数据发送AF_DataRequest和数据处理SampleApp_MessageMSGCB进行详细编程即可，传感器数据在终端处就要进行数据格式封装处理，自定义的数据格式如下：

更多的ZigBee协议栈编程可以直接下载文末的源代码查看。

ARM-Linux编程

小白使用的是友善之臂的nano-PC，板载Linux系统，虽然文档不多，裸机编程比较困难，但是直接使用Linux编程就可以了

对于ARM的操作，主要是操作串口通讯、管理员输入操作和服务器请求，这3个IO的并发操作使用Linux的文件集进行，等待文件集中描述符的变动，以响应某个动作，以下是文件集的相关操作：

void FD_Init(void)
{
/*将文件描述符加入读描述符集合*/
FD_ZERO(&fds);			//清0
FD_SET(scanf_fd,&fds);	//加入键盘输入文件描述符
FD_SET(serial_fd,&fds);	//加入串口文件描述符
FD_SET(server_sockfd,&fds);//加入服务器文件描述符

/* 超时1秒0毫秒 */
timeout.tv_sec = 1;
timeout.tv_usec = 0;
}

/*----键盘输入IO-----*/
if(FD_ISSET(scanf_fd,&fds))
｛
……
｝
/*----串口输入IO-----*/
if(FD_ISSET(serial_fd,&fds))
｛
……
｝
/*----服务器请求IO-----*/
if(FD_ISSET(server_sockfd,&fds))
｛
……
｝

Linux-socket编程

比较重要的就是socket编程了，先在ARM板载Linux上启动应用程序，使用文件集等待Server的连接，在一台服务器的Linux系统上运行Server，socket连接ARM，同时等待Client的接入，以下是Server等待Client的相关代码：

//等待客户端连接请求到达
struct sockaddr_in remote_addr = *client_addr; //客户端网络地址结构体
if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&remote_addr,&sin_size))<0)
{
perror("[FLASE] Server accepting\n");
return -1;
}
else
{
*client_addr = remote_addr;
//IP地址获取
char addr[20] = {0};
struct sockaddr* t = (struct sockaddr*)&remote_addr;	//强制转换地址
inet_ntop(AF_INET, (void *)t, addr, sizeof(addr));		//网络字节顺序IP地址->点分IP

//数据库操作
char str_sql[128] = {0};
connectDB();
sprintf(str_sql,"INSERT INTO client (login_time,IP,contrl_time,contrl_action) VALUES (datetime('now'),'%s',datetime('now'),'logo_in');",addr);
sqlite_ret = sqlite3_exec(db, str_sql, callback, 0, &zErrMsg);
if( sqlite_ret != SQLITE_OK ){
fprintf(stderr, "SQL error: %s\n", zErrMsg);
sqlite3_free(zErrMsg);
return false;
}
else
printf("[OK] Successfully records insert for client\n");
closeDB();

//提示信息
printf("[OK] Server accept client %d\n",remote_addr.sin_addr.s_addr);
printf("[OK] IP=%s\n",addr);
printf("[OK] Server accepting\n");
return client_sockfd;
}