1. 简介
本无线传感器网络环境监测系统硬件分为三部分:
(1)数据采集及发射节点:在本系统中,配置数据采集及发射节点,节点可以采集环境温度、湿度、光照度参数,数据采集时间间隔可以在出厂时进行设置,目前设置为每15分钟采集一次数据;
(2)数据转发路由节点:本节点完成数据转发功能;在大范围环境监测系统中,如果数据采集节点无法直接与网关进行通信,则可以通过转发路由节点进行数据转发,将数据多跳传输至网关节点。本节点不具有数据采集功能;
(3)网关节点:本节点能够接收通过无线网络传送的数据,将数据上传至主机。数据通信接口可以根据不同需要,使用RJ45网络接口、USB接口或串口,本系统中默认采用RJ45网络接口。
节点具有网络自组织功能,即在通信距离范围内,节点寻找将数据传输至网关的最优路径,将数据传送至网关。如果节点本身不能直接与网关进行通信,则会自动寻找路由节点,将数据传输至路由节点,之后由路由节点将数据转发至网关。
2. 节点使用
在无线通信能够建立的情况下,数据采集节点在上电启动后,红灯长亮一次,表示上电初始化成功,之后进行第一次数据发送,发送数据时,红灯亮,节点收到确认信息后,红灯熄灭。如果数据没有成功发送,则红灯一直保持常亮状态,并每隔15秒钟进行一次数据重传。如果重传两次后,数据仍旧没有发送成功则红灯闪烁三次,然后熄灭并进入休眠状态,等待下一个数据采集及发送周期,重新进行数据采集及发送。
路由节点在上电成功之后红灯长亮一次,初始化成功后熄灭,在工作过程中无红灯指示。
本系统中,网关接收数据后会向RJ45网络接口转发TCP协议的数据,在客户端可以建立网络连接,接收数据。
3. 电气参数:
无线通信频率:433MHz
无线信道传输速率:38.4Kbps;
无线信道编码方式:曼彻斯特编码;
平均传输距离:100~300米明视传输距离(视环境而定);
网关电源:DC5V;
节点电源:2*AA电池;
电路工作温度范围:0°C~80°C;
网络工作方式:
默认IP地址:192.168.0.178
子网掩码: 255.255.255.0
网关地址:192.168.0.1
网络工作方式:TCP Server
4. 网络数据通信协议:
本系统协议符合部分HDLC协议方式,数据包起始字节为0x7E 0x42,数据包中若出现 7D,则替换为7D 5D,若出现 7E,则替换为7D 5E。
数据格式如下:
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起始字节
(2 bytes)
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目的地址
(2 bytes)
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协议类型
(2 bytes)
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组号
(1 bytes)
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包长度
(1 bytes)
|
网络协议
(2 bytes)
|
节点号
(2 bytes)
|
网络协议
(2 bytes)
|
节点数据序号
(2 bytes)
|
|
网络协议
(1 bytes)
|
数据类型
(1 bytes)
|
数据协议
(2 bytes)
|
数据长度
(1 bytes)
|
网络协议
(2 bytes)
|
数据内容
(n bytes)
|
CRC
(2 bytes)
|
结束字节
(1 bytes)
|
例如:
串口接收到的数据包内容为:
7E 42 7D 5E 00 11 7D 5D 15 00 00 2C 00 01 00 01 00 00 00 E0 00 08 2C 00
82 90 53 06 48 00 5E 06 7E
起始字节为:0x7E 0x42;若在包中数据出现7E,将数据内容替换为7D 5E
目的地址为:0x7E 0x00,由于出现了7E,则替换为 7D 5E 00
协议类型:0x11
节点组号:0x7D;由于出现7D,则替换为0x7D 0x5D
数据长度:0x15
数据内容:根据数据长度及格式计算相应内容,数据内容包括了采集的数据结果以及数据协议的2字节,出现7D或7E而使协议增加的数据长度不计在内;
CRC:0x5E 0x06,由具体数据内容计算决定;
结束字节:0x7E
其中“数据类型”字段,“0x07”表示数据内容为节点电压,“0x00”表示数据内容为光照、温湿度包,本例中数据类型段为00,则表示为光照、温湿度数据包;
其中数据内容格式如下:
|
数据内容
(n bytes)
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光照/电压
(2 bytes)
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温度/空
(2 bytes)
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湿度/空
(2 bytes)
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例子数据内容段中为:82 90 53 06 48 00
则光照度数据为:0x82 0x90,温度数据为:0x53 0x06,湿度数据为:0x48 0x00 。
协议中所有双字节数据段,均为低位字节在前,高位字节在后。
5. 注意事项
(1)、在系统启动时,先启动网关,然后启动路由节点以及数据采集节点;
(2)、如果使用过程中出现技术问题,请及时与我们联系。
