无线mesh网络设计方案

1、无线mesh网络设计方案关于本方案本方案为黄河科技学院信息工程学院无线mesh网络硬件平台设计提供详细的需求分析和设计方案，包括但不限于硬件平台、软件设计、数据库、项目人员分配、项目完成计划。第1章概述1.1项目背景无线mesh网络设计方案为无线mesh团队提供算法的支持平台。第2章总体设计2.1总体设计目标本项目由软件和硬件两部分组成硬件：1、做板子。有显示、键盘组成。LPC214毗片。(1)、步骤一：以LPC2148开发板为平台，连接Unet测试板。以RS232串口连接。Unet测试板用5V供电，和LPC2148FF发板白串口1以电缆连接。LPC2148串口2监控水表、电表等。(2)、步骤

2、二：画SCHR子，自己做板，焊接。2、底层程序(1)、显示部分(2)、键盘(3)、U_Net连接部分。用RS23琏接。(4)、连条电表、水表等。用RS485(5)、数据的发送和接受。3、上位机程序。(1)、串口通信部分。(2)、显示部分(3)、数据库部分(3)、TCPIP和web服务器链接部分。4、web服务器部分(1)、TCPIP和上位机连接部分(2)、显示部分(3)、数据库部分(4)、界面部分2.2软件系统协议设计说明Unet协议操作流程(1)NP发送的时候，串口是透明的，但是在网络层会有地址码，所以AP收到会知道来自哪个NP只是需要用API的格式表现出来(2)基本上unet不需要额外的操

3、作设置，NP透传上报数据到AP,AP透传广播到所有的NP或者API的格式发到某一个NR(3) unet地址改不了，固化了的100110021003(4) NP2400(5)如果接的是NPNP是没有透明模式的，用+返回OKM说明PC和模块通信是可以的Unet的设置1、AP(1) API设置命令，用口9600,n,8,1+ATAP0ATWRATCN收到OK为正确接收。(2)透传的设置命令，用口2400,n,8,1+ATAP1ATWRATCN收到OK为正确接收。2、NP(1)输入+返回ok;传输模式到AT命令集。(2)输入ATCN,从AT命令集到透传模式。3、数据发送(1)、AP数据发送7E0015

4、0100FFFF000123456789ABCDEF0123456789ABCDEF80NP数据接收0123456789ABCDEF0123456789ABCDEF(2)、NP发送1234567890ABCDEFAP接收7E0015811008000031323334353637383930414243444546C42.3软件系统传输协议格式说明1 .数据格式API模式（AP参数=1）在API模式（AP=1）下，串口数据的帧结构定义如下：串口数据的每个帧均由4个字段组成，分别是StartDelimiter、Length>FrameData和ChecksumStartDelimiter。

5、StartDelimiter(Byte1)FrameData(Bytes4-n)Checksum(Byten+1)0x7EMSBLSBLength(Bytes2-3)API-specificStructure1Byte0x7E。StartDelimiter是帧头标志，API模式的帧头固定为Length：Length是有效数据长度，是FrameData字段的长度，MSB高字节，LSB"低字节。FrameData:FrameData是有效数据字段。ChecksumChecksum为校验和，它用于校验整个数据帧的正确性。校验和的计算：不包括帧头和长度（1-3字节）在内，将“FrameDat

6、a”字段的内容逐个相加并只保留一个字节的和，再用0xFF减去这个和即可。校验：不包括帧头和长度（1-3字节）在内，将“FrameData”字段的内容逐个相加并只保留一个字节的和，然后再加上Checksum的值，如果相加的结果等于0xFF则说明校验正确。2 .帧结构定义API模式下串口的帧结构及“FrameData”字段的定义如下：Length(Bytes2-3)FrameData(Byies4-n)Checksum(Byten+1>Ox7EstartDelimiter(Byte1)“cmdID”字段（API-identfier）是用于标示该数据帧执行何种API命令的命令码。下面各节将介绍

7、几个不同的API命令，需要注意的是，对多于一个字节组成的字段（比如“Length”字段），其高字节在前。3 .数据发送请求API命令码：0x01模块在收到命令码为0x01的数据发送请求帧后，将会把数据帧中的“RFData”字段的内容，发送到“DestinationAddress”指定的16-bit目的地址。下图：数据发送请求的帧结构OxTEMSBLSBAPI-speciliicStructureIByteFrameID(Byte5)(Bytes6-7)Options(Byte8)RFDaia(Bytes9-n)IdentifiestheUARTdataframeforthehosttocorr

8、elatewithasubsequentACK(acknowledgement).MSBfirstLSBlasLBroadcast=OXFFFFDxOl-DisableACKAllotherbitsmustbesettoD.UplalooBytesperpacketStartDelimiterLengthFrameDataChecksum注：16-bit地址为模块标签上的地址，如1001、1002等，它们分别表示模块的地址为0x1001、0x1002,当数据发送请求中的16-bit目的地址为FFFF时，表示数据为广播。4 .数据接收API命令码：0x81当模块收到空中数据后，将按照以下的帧结构

9、定义将数据打包后发送到串口。下图，数据接收的帧结构StartDelimiterLengthFraneDataChecksum第3章详细设计3.1 技术架构设计3.1.1 无线mesh总体方案设计总体框架图系统控制节点结构框图服务器中心节点图一：中心控制点总体框图3.1.2 节点通信架构设计节点查询原理：(1)所有节点不用地址设置。节点的地址通过查询得到。节点之间的联系采用主从节点查询方式，主从节点查询方式用于节点之间的识别和定位。节点内信息传送方式,用于主节点和从节点之间的信息传递。主从节点查询工作流程如下：主节点发送查询消息。由于是节点查询，需要查询所有的节点。每个节点都有其关键字，可以是时

10、间序列。无线信号覆盖的一定区域，所有的节点相应。由于主节点接受的信息是无序的，所以，主节点缩小查询时间序列范围，继续查询。直到收到正常的时间序列，此时的从接点为S1。图二无线网络查询流程框图Fig2Wirelessnetworkinquirestheflowdiagram(2)重复(1)的过程，查询主节点覆盖区域。对所有查询的节点中，已经被正确查询的节点不在响应。没有被正确查询的节点响应主节点的查询。根据查询结果，得到主节点查询的节点集合S:S1、S2、S3、Sn;(3)以集合S:S1、S2、S&、Sn的节点为主节点，重复(1)、(2)的过程，递归查询服务区域的所有从节点查询关键约(1

11、)、已经通过查询定位的子节点，不在响应之列，如集合S:S1、S2、S3、Sn。(2)、区域内没有定位子节点，均需响应，以此找到最大区域的主节点系列集合MM1、M2、Mn。(3)、根据查找顺序，取得查询列表，以链表方式表示。(4)、主链表如下表示：LmLm1、Lm2、Lmn;(5)、每个主链表下从节点链表如下表示：Ls：Ls1、Ls2、Lsk;(6)、根据查询结果，形成一个小区无线节点分布图。接点通信方式(1)、主机发命令，由主节点定时查询集合S:S1、S2、S3、Sn。(2)、以集合S:S1、S2、S3、Sn内的节点为主节点，定时查询区域内的主接点系列集合MM1、M2、Mn。(3)、以集合MM

12、1、M2、Mn为主节点，定时查询其下的从节点链表Ls：Ls1、Ls2、Lsk所有节点的信息上报3.3.2软件流程框图顶层包：:主角i终端监控服务器中心节点1II111h11111111H111H|节点查询命令FindOutNodeO111!i11节点查询命令11a11II|节点电量查询命令FindOutElecO|i1h1匐i1111节点电量查询命令FindOutElecO11111节点水表查询命令FindOutWater()IIF11NPN12'irR1节点水表查询命令FindOutWater()11ii1节点告警查询命令FindOutAlert()H111Su|ii1节点告警查询命

13、令FindOutAlert()|ilih节点温度查询命令FindOutTemp()iftr»i*1iii节点温度查询命令FindOutTempOJ节点湿度查询命令FindOutClimate()1111|1N1节点湿度查询命令FindOutClimateO查询命令()3.4.1硬件组成框图HAC-UnetEPLPC2148计量水表表、电表存储器按键显示温度湿度烟雾告警终端节点由HAC-UnetEp或NPLPC2148计量水表（或电表）、存储器、按键、显示、温度传感器、湿度传感器、烟雾告警等组成开始初始化，扫描响应主节点查询命令计M电表数据发送温度数据发送湿度数据发送烟雾告警数据发送3

14、.5传输协议设计3.5.1接点通信方式按照主节点查询所有子节点方式，定义如下：命令字：0x01,查询数据电量查询：0x10水表查询：0x11温度查询：0x12湿度查询：0x13烟雾告警：0x14从节点数据返回：命令字：0x80电量查询：0x10。返回值：共4字节。如aabbccdd;其中，dd为小数部分水表查询：0x11返回值：共4字节。如aabbccdd;其中，dd为小数部分温度查询：0x12返回化共2字节。如ccdd;其中，dd为小数部分湿度查询：0x13返回化共2字节。如ccdd;其中，dd为小数部分烟雾告警：0x14。返回：0xaa,烟雾告警。其他待定。3.6数据库设计节点信息表T1I

15、D:用户的节点号（4字节）NAME用户名字（20字节）电量表T2ID:用户的节点号（4字节）NAME用户名字（20字节）Time：用户时间（4字节）Date：用户日期（4字节）Elec：电量值：共4字节。如aabbccdd;其中，dd为小数部分水量表T3ID:用户的节点号（4字节）NAME用户名字（20字节）Time：用户时间（4字节）Date：用户日期（4字节）Water：水量值：共4字节。如aabbccdd;其中，dd为小数部分温度表T4ID:用户的节点号（4字节）NAME用户名字（20字节）Time：用户时间（4字节）Date：用户日期（4字节）Temp温度值：共2字节。如ccdd;其中

16、，dd为小数部分湿度表T5ID:用户的节点号（4字节）NAME用户名字（20字节）Time：用户时间（4字节）Date：用户日期（4字节）Climarc:湿度值：共2字节。如ccdd;其中，dd为小数部分ID:用户的节点号（4字节）NAME用户名字（20字节）Time：用户时间（4字节）Date：用户日期（4字节）Alert:0xaa,烟雾告警。其他待定。第4章项目实施计划硬件人员分工和时间安排1、文档熟悉，2013-6-20到2013-6-30。人员：李小亮、王鸿运、王丽霞、月乡瑶。2、硬件一期，指的是把测试板和LPC214时发板安装在一起，电池供电。时间：2013-7-1到2013-7-1

17、5。3、硬件二期，指的是外围电路的添加。外围电路是指：电表、水表、温度、湿度、烟雾告警。时间从2013-8-1到2013-8-15。4、硬件三期，根据前面的示例，画PCBfe子。时间从2013-8-16到2013-8-31。5、硬件四期，硬件板子调试。时间从2013-9-1到2013-12-31。焊接板子，测试。软件人员分工和时间安排1、文档熟悉，2013-6-20到2013-6-30。人员：王志刚。2、软件一期，2013-7-1至IJ2013-7-15。编写中心点的软件。人员：王志刚。3、软件一期。时间从2013-8-1到2013-8-15。编写节点的软件。人员：王志刚。4、调试。时间从2013-8-16到2013-8-31。人员：王志刚。5、联调。时间从2013-9-1到2013-12-31。人员：王志刚。网站人员分工和时间安排1、文档熟悉，2013-6-20