随着国内经济的高速发展,城市的规模在不断扩大,尤其是各种交通工具的增长更迅速,从而使城市交通需求与供给的矛盾日益突出,而单靠扩大道路交通基础设施来缓解矛盾的做法已难以为继。在这种情况下,智能公交系统(AdvancedPublicTransportationSystems,APTS)也就应运而生,并且成为近年来国内研究的热点。在智能公交系统所涉及的各种技术中,无线通信技术尤为引人注目。而ZigBee作为一种新兴的短距离、低速率的无线通信技术,更是得到了越来越广泛的关注和应用。目前市场上也出现了大量与ZigBee相关的各种产品,其中,比较有竞争力的ZigBee解决方案主要有下面几种:
(1)Freescale:MC1319X平台;
(2)Chipcon:SoC解决方案CC2430;
(3)Ember:EM250ZigBee系统晶片及EM260网络处理器;
(4)Jennic的JN5121芯片;
经过市场调研,发现Freescale的MC1319X平台功耗低、价格低廉、硬件集成度高,方便二次开发,射频通信系统的稳定性高。所以,在本文的设计中选用了MaxStream公司与ZigBee兼容的以FreescaleMC1319x芯片组为核心的XBeeProRF模块。下面主要介绍XbeePro的特性、接口应用、操作模式以及在智能公交无线网络中的应用。
1XBeePro模块的特性与接口
XBee模块的基本性能参数如下:
(1)发送功率:100mW;
(2)接收灵敏度:-92dBm;
(3)室内传输距离为100m,室外传输距离为1500m;
(4)RF数据传输速率为250kbps;
(5)在3.3V电源下,发送电流为215mA,接收电流为55mA:
(6)在网络性能方面,具有DSS(直接序列扩频)功能,可以组成对等网、点对点及点对多点网络,具有12个软件可选的直接序列信道,每个信道有65000个可用网络地址。
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图1所示是XBeePro模块的引脚图。XbeePro有20个引脚。其中引脚中的VCC、GND、DOUT及DIN用于与RS232接口的电路板引脚连接。VCC引脚是电源引脚,范围为2.8~3.4V;GND为地引脚;DIN引脚信号方向为输入,作为UART的数据输入,通常与处理器的UART接收端TX相连;DOUT引脚信号方向为输出,作为UART数据输出,通常与处理器的UART接收端RX相连。MaxStream公司发布的fimrwaer版本暂不支持引脚ADO-AD5、DIO0-DIO7以及DO8的功能。
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当串行数据通过DIN引脚进入XBeePro模块后,数据会先存储在DI缓冲器中,直到被发送器通过天线发送出去;当天线接收RF数据后,接收数据则先进入DO缓冲器,然后再串行送入主机中。在一定条件下,模块可能无法立即处理串位接收缓冲中的数据,这个时候就需用到CTS流控以此来避免因大量串行数据输人而造成接收缓冲溢出的问题。XBeePro模块可以通过UART接口直接与控制器的UART接口相连,其硬件接口非常简单实用。
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API操作要求模块之间采用一种结构化的接口(数据通过一种定义好序列的帧来交互通信来进行通信)来进行通信。同时API规定了通过串口数据帧如何发命令、命令响应以及模块状态信息的传送与接收。
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为实现可靠的传输,当公交车传送信息给电子站牌的请求完成后,必须得到电子站牌的信息确认信息,因此还必须得到电子站牌回馈给公交车的发送状态信息。这个信息将指出数据包是否被成功发送。如果发送失败就必须重新发送公交车的信息,直至发送成功。图5为TX的状态帧结构。其中的Bytes9指出了传送状态信息,Bytes6、7为接收模块的16位网络地址。
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可以通过XBeePro模块提供的配置软件X-CTU来进行命令参数的配置,也可以通过输入"+++"进入命令模式来进行配置。XBeePro模块的命令格式如下:
ATASCIlI码命令空格参数(可选)回车
表1所列是对电子站牌终端的ZigBee模块进行的参数设置。
公交车的ZigBee模块须设置为路由器(Rooter)模式,并且应保证通道和PANID与电子站牌设置相同。经过测试,该系统运行稳定。
4结束语
本文介绍了MaxStream公司与ZigBee/IEEE802.15.4协议兼容的XbeePro模块的性能特点及其在智能公交系统无线通信中的应用。目前,该公司发布的针对XbeePro模块的网状网firmware版本,大大加强了其组网功能。随着ZigBee技术的普及,XbeePro模块也将在无线传感网络中得到更广泛的应用。
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