《无线传感器网络》课件 第11章 学生考勤管理系统；第12章 ZigBee 3.0、CC2530节点与CC2652R双协议节点的通信实验

第11章学生考勤管理系统

校园一卡通学生考勤管理系统由校园一卡通卡、读卡器节点和服务器组成。（1）读卡器节点：是考勤系统的主要设备，由RFID读卡电路和ZigBee无线传输电路组成，每个教室一个，一个教学楼内的所有读卡器节点组成一个无线传感网络。只要有一卡通卡进入读卡器天线射频能量范围，读卡器便通过射频信号与一卡通卡通信，读取一卡通卡卡中的学生数据，并将其传给服务器。(2)校园一卡通卡：读卡器通过一卡通卡内磁力线圈产生感应电流读取卡内信息，完成读卡操作。（3）服务器：服务器通过串口与一个ZigBee节点相连，读卡器节点读取的考勤信息传输到服务器，服务器将考勤信息存入数据库。在服务器上搭建一个支持Servlet的Web服务器，使用Java语言对考勤信息进行管理，可以使用Android平板电脑作为服务器。系统组成（1）学生进入教室后，刷卡考勤，读卡器节点读取学生考勤信息，并将数据传输到服务器，服务器将考勤信息存入数据库。（2）服务器上运行着一个基于Web的应用程序，对考勤信息进行管理，主要包括以下功能，学生管理、教师管理、课程管理、考勤信息管理、考勤信息统计、考勤信息通知等功能。。需求分析M104BPC系列读写模块采用13.56MHZ非接触射频技术，内嵌低功耗射频芯片MFRC522。用户不必关心射频基站的复杂控制方法，只需通过简单的选定UART接口发送命令就可以实现对卡片完全的操作。该系列读写模块支持MifareOneS50,S70,FM11RF08及其兼容卡片。M104BPC读写模块1）寻卡，防冲突，选卡成功之后才可以进行块的读写以及钱包功能等操作；2）在进行块的读写，钱包等相关操作之前还需要进行密钥认证，只有通过才可以进行相应操作；3）想将某块作为钱包功能时，第一次必须用初始化钱包指令将该块进行初始化；4）在做钱包备份时，必须在同一扇区内进行操作；操作MifareOneS50卡步骤第12章ZigBee3.0

ZigBee联盟在2016年5月发布了ZigBee3.0协议。ZigBee3.0协议整合了各个领域的应用协议，解决了不同领域的ZigBee设备之间的兼容性问题，使其能够真正地互联互通。ZigBee3.0简化了开发人员创建物联网产品和服务的选择过程。它具备了市场上应用ZigBee标准的数千万台设备的所有特征，支持智能家居、联网照明和其他领域的设备之间的通信和互操作。ZigBee3.0基于IEEE802.15.4标准，工作在2.4GHz频段。ZigBee3.0协议也增加了更多的产品类型和属性定义，并且提升了通信安全性和稳定性。12.1ZigBee3.0简介目前TI公司支持CC2530的ZigBee3.0协议栈是Z-Stack3.0.2版本，它需要对应的IAR版本建议是10.20.1版本，其他版本不保证兼容性。安装后，在C:\ZStack302\Projects\zstack\HomeAutomation目录中存放着有关智能家居的多个ZigBee3.0例程12.1.1Z-Stack3.0.2

（1）GenericApp：通用例程。

（2）SampleDoorLock：门锁例程。

（3）SampleDoorLockController：门锁控制器例程。

（4）SampleLight：ZigBee3.0灯例程。

（5）SampleSwitch：插座例程。

（6）SampleTemperatureSensor：温度传感器例程。

（7）SampleThermostat：恒温器例程。（8）Source：存放公共代码的文件夹。HomeAutomation中的文件夹内容如下：ZigBee3.0设备在相互发送数据之前，需要先组建网络。BDB（BaseDeviceBehavior，设备基本行为）是ZigBee的一个新特性，为各个ZigBee设备提供了一套统一的组网机制。BDB提供了7种组网模式给开发者使用//CommissioningModes#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_IDDLE0#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_INITIATOR_TL(1<<0)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING(1<<1)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_FORMATION(1<<2)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING(1<<3)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_INITIALIZATION(1<<4)#defineBDB_COMMISSIONING_MODE_PARENT_LOST(1<<5)BDB模式NetworkFormation模式，规定设备需要去建立一个中心信任的安全网络。这种网络的特点是所有需要加入到网络中的设备都需要经过信任中心的同意才能加入，而协调器本身就是这个信任中心。所有的协调器都必须要支持NetworkFormation模式，而对于路由器来说，这是可选的模式。NetworkFormation模式定义了设备如何加入到ZigBee网络中，所有需要加入到ZigBee网络中的设备都必须要支持NetworkSteering模式，包括终端和路由器。NetworkSteering模式ZigBee3.0是使用Cluster（簇）来描述设备的功能的。每种设备都有各自的功能，都有各自的一系列Clusters。发现与绑定是指ZigBee设备的Cluster之间的相互发现、相互绑定。所有的ZigBee设备都必须要支持FindingandBinding模式。FindingandBinding模式BDB组建网络的一个重要函数是bdb_StartCommissioning（），通常情况下使用下面的代码就能完成BDB组建网络。

（1）让协调器创建网络，代码如下：bdb_StartCommissioning(BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_FORMATION|BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING）

（2）路由器或终端设备加入网络中，代码如下：bdb_StartCommissioning(BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING|BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING）

BDB组建网络应用程序使用bdb_RegisterCommissioningStatusCB（）函数注册BDB回调函数，回调函数中将接收有关BDB执行结果的通知。应用程序可以在收到某个通知后进行处理。例如，终端设备可以在加入网络失败后试着重新加入网络。下面是一段BDB回调函数zclGenericApp_ProcessCommissioningStatus(）中的代码，作用是如果终端节点执行BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING模式成功则触发事件GENERICAPP_SEND_MSG_EVT发送数据，如果失败则触发事件SAMPLEAPP_REJOIN_EVT重新加入网络。BDB回调函数ZigBee联盟在AF层与应用层之间添加了ZCL层，其最大的作用就是实现了各种ZigBee设备的互联互通。ZCL（ZigbeeClusterLibrary，簇库）定义了ZigBee设备的各种应用（Profile）、设备（Device）、簇群（Cluster）、属性和命令，这些定义均由ZigBee联盟统一制定。ZigBee联盟各个厂商在开发ZigBee设备时遵循这些定义，便实现了互联互通了，ZCL是ZigBee3.0的核心内容之一。ZigBee联盟定义了许多标准的Cluster，可供所有开发者使用，每个应用程序都支持一定数量的簇集(Clusters)。可以将簇集视为包含命令和属性的对象。12.2ZCL

TI的SimpleLinkMCU平台是一个资源丰富、使用广泛的平台，通过将一套稳健耐用的硬件、软件和工具在单一开发环境中集成，该平台可加快产品开发的进程。基于驱动、框架和数据库等共享基础，SimpleLinkMCU平台全新的软件开发套件（SDK）以100%的代码重用率实现了可扩展性，从而缩短了设计开发时间，并允许开发人员在不同的产品中重复利用此前的投入。SimpleLinkMCU平台12.4CC2530节点与CC2652R双协议节点的通信实验TI的SimpleLinkMCU平台是一个资源丰富、使用广泛的平台，通过将一套稳健耐用的硬件、软件和工具在单一开发环境中集成，该平台可加快产品开发的进程。基于驱动、框架和数据库等共享基础，SimpleLinkMCU平台全新的软件开发套件（SDK）以100%的代码重用率实现了可扩展性，从而缩短了设计开发时间，并允许开发人员在不同的产品中重复利用此前的投入。SimpleLinkMCU平台多协议无线MCU允许用户在远距离Sub-1GHz网络中使用低功耗Bluetooth，或在低功耗Bluetooth中使用Zigbee，或使用其他无线协议组合。多协议无线MCUCC2652R是一款多协议无线2.4GHzMCU，面向Thread、Zigbee、低功耗Bluetooth5、IEEE802.15.4g和TI15.4-Stack等多种网络协议。CC2652R是具有成本效益、超低功耗、2.4GHz和低于1GHz射频SimpleLinkMCU平台中的一员。非常低的有源射频和微控制器(MCU)电流以及低于1μA的睡眠电流和高达80KB并受奇偶校验保护的RAM。可提供卓越的电池寿命，并支持依靠小型纽扣电池在