第一篇：無(wú)線傳感網(wǎng)外文翻譯

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)?

1、簡(jiǎn)介

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一些節(jié)點(diǎn)組織成的一個(gè)相互協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有處理能力（有一個(gè)或多個(gè)微控制器，CPU或DSP芯片），還可包括多種類類型的存儲(chǔ)器（程序，數(shù)據(jù)和閃存），一個(gè)射頻收發(fā)器（能常是用一個(gè)全方位的定向天線），電源（如電池和太陽(yáng)能電池），和各種傳感器、執(zhí)行器。這些節(jié)點(diǎn)被部署在一個(gè)特定的環(huán)境中后，它們通常通過自組織的形式，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。可以預(yù)見，由數(shù)千個(gè)甚至上萬(wàn)個(gè)這樣的節(jié)點(diǎn)組成的系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)，并將改變我們的生活和工作方式。

當(dāng)前，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署步伐正在加快。這是很合理的期望：10-15年內(nèi)，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)訪問的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將覆蓋整個(gè)世界。這可以被視為互聯(lián)網(wǎng)變成了一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)。這一新技術(shù)令人興奮，在許多領(lǐng)域都具有無(wú)限潛力，包括醫(yī)療，軍事，交通，娛樂，危機(jī)管理，國(guó)土防御和智能空間等。

由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，一個(gè)自然的問題是，有多少已有的分布式和實(shí)時(shí)系統(tǒng)解決方案可用于這一些新的系統(tǒng)？不幸的是，很少先前的成果可以應(yīng)用，因此在系統(tǒng)的所有領(lǐng)域都需要新的解決方案，主要的原因是，以先前的工作為基礎(chǔ)的假設(shè)發(fā)生了巨大變化。過去的分布式系統(tǒng)研究的假設(shè)是：系統(tǒng)是有線的，電源是無(wú)限的，非實(shí)時(shí)的，有用戶界面（如屏幕和鼠標(biāo)），有一組固定的資源，將系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)看得很重要，并且是與位置無(wú)關(guān)的。相比之下，無(wú)線傳感系統(tǒng)是有線的，電源也比較稀缺，實(shí)時(shí)的，使用傳感器和執(zhí)行器作為接口，擁有的資源也會(huì)動(dòng)態(tài)改變，總體行為很重要，位置信息也很關(guān)鍵。許多無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)還使用了最低端的設(shè)備，這進(jìn)一步的限制了對(duì)過去方案的重用。

本章概述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些關(guān)鍵領(lǐng)域和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究情況。在介紹過程中，我們使用工作中的具體例子來展示發(fā)展的狀態(tài)并顯示這些解決方案與分布式系統(tǒng)的解決方案的不同之處。特別地，我們討論了MAC層（第2節(jié)），路由（第3節(jié)），節(jié)點(diǎn)定位（第4節(jié)），時(shí)鐘同步（第5節(jié)），和電源管理（第6節(jié)）。為了展示這一技術(shù)的整體狀況，我們又簡(jiǎn)單的討論了兩個(gè)當(dāng)前的系統(tǒng)。在第8節(jié)中，我們做了總結(jié)。

2、MAC 介質(zhì)訪問控制協(xié)議（MAC）通過共用信道協(xié)調(diào)行動(dòng)。最常見的解決方案是基于沖突的。一個(gè)普通的基于沖突的策略是，讓一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸信息來探測(cè)信道是否忙，如果不忙則傳輸該信息，忙則等待并且稍后再次嘗試。發(fā)生沖突后，節(jié)點(diǎn)會(huì)等待一段隨機(jī)的時(shí)間，避免再次沖突。許多無(wú)線介質(zhì)訪問控制協(xié)議也有休眠模式，進(jìn)入休眠模式后，在一個(gè)給定的時(shí)間內(nèi)，節(jié)點(diǎn)不再傳輸和接收數(shù)據(jù)包，以節(jié)省能源。還有許多以些此機(jī)制為基礎(chǔ)的變化形式。? 作者：John A.Stankovic Department of Computer Science University of Vaginal.出處：WDS'08 Proceedings of Contributed Papers, Part III, 19–23, 2008.一般來說，大多數(shù)MAC協(xié)議都是對(duì)一般情況，或者特殊通信模式和工作負(fù)荷，而進(jìn)行的優(yōu)化。然而，一個(gè)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)具有更多的集中的要求，包括：本地的單播和廣播，通信通常是從節(jié)點(diǎn)到基站（sink）的（大多數(shù)通信因此是朝一個(gè)方向的），通信具有周期性和間歇性，并且作為一個(gè)主要因素必須考慮能量的消耗。一個(gè)有效的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議必須消耗的能量少，避免沖突，實(shí)現(xiàn)所需代碼和內(nèi)存少，能有效的為一應(yīng)用程序所用，能適應(yīng)不斷變化的無(wú)線電頻率和網(wǎng)絡(luò)條件。

基中一個(gè)比較好的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的MAC的例子是 B-MAC，它是高度可配置的，并且能用很少的代碼量和內(nèi)存量實(shí)現(xiàn)。它還有一個(gè)接口，允許你選擇各種功能，僅當(dāng)那些功能為某一應(yīng)用程序特需的時(shí)候。B-MAC協(xié)議包括四個(gè)主要部部分：空閑信道評(píng)估（CCA），包重傳，鏈路層的確認(rèn)，低功耗的監(jiān)聽。當(dāng)信道空閑時(shí)，B-MAC的CCA用一個(gè)加權(quán)的變化的樣本平均值來評(píng)估背景噪音，以能更好檢測(cè)有有效數(shù)據(jù)包和沖突。包重傳時(shí)間是可配置的，通常從一個(gè)線性范圍值中選取，而典型的其他分布式系統(tǒng)使用的是一個(gè)指數(shù)重傳策略。對(duì)于典型的在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)的通信模式而言，這將減少延遲和工作量。B-MAC也支持一個(gè)包一個(gè)包的鏈路層確認(rèn)機(jī)制。這樣僅僅重要的包需要消耗額外的代價(jià)。低功耗監(jiān)聽機(jī)制用于周期性蘇醒和休眠的節(jié)點(diǎn)中。當(dāng)蘇醒時(shí)，它監(jiān)聽一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間來評(píng)估是否需要繼續(xù)保持醒的狀態(tài)，或者轉(zhuǎn)回到休眠模式。該方案節(jié)約了大量的能量。許多MAC協(xié)議使用請(qǐng)求發(fā)送（RTS）和清除發(fā)送（CTS）的交互方式。在選定的數(shù)據(jù)包數(shù)量級(jí)比較大的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中（1000字節(jié)），這個(gè)效果很好。然而，當(dāng)包的大小很小時(shí)，為建立一個(gè)包的傳輸所需RTS-CTS開銷將變得不可接受，因此，不能用RTS-CTS 策略。

最近，已出現(xiàn)一些支持多信道無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的的研究工作。在這些系統(tǒng)中，擴(kuò)展MAC協(xié)議為多信道MAC協(xié)議是必要的。其中的一個(gè)協(xié)議就是MMSN[36]。這些協(xié)議必須支持像B-MAC協(xié)議樣的協(xié)議的所有特征，但是也必須為每一次傳輸確定頻率。因此，多頻MAC協(xié)議分為兩個(gè)階段：信道分配和訪問控制。MMSN的細(xì)節(jié)是相當(dāng)復(fù)雜的，在此沒有做過多的描述。另一方面，我們期望未來有更多的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用多信道（頻率）。MAC協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)包括提供了更大的包吞吐量，甚至在由競(jìng)爭(zhēng)網(wǎng)絡(luò)和商業(yè)設(shè)備像移動(dòng)電話和微波爐引起的頻譜擁擠的情況下也能傳輸。

3、路由

多跳路由是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)所需的關(guān)鍵服務(wù)。下因?yàn)槿绱耍霈F(xiàn)了大量的這方面原工作。互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)自組網(wǎng)（MANET）路由技術(shù)，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，不能出色發(fā)揮。互聯(lián)網(wǎng)路由假定具有高可靠的有線連接，因此包錯(cuò)誤是很少的；在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中這點(diǎn)不成立。許多MANET路由解決方案依賴于相鄰點(diǎn)間的對(duì)稱的聯(lián)系（例如，如果節(jié)點(diǎn)A可以可靠的到達(dá)節(jié)點(diǎn)B，則B可以到達(dá)A。這些差異使得新的解決方案的發(fā)明和部署很必要。

對(duì)于以自組形式部署的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，路由策略往往從發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)開始。節(jié)

點(diǎn)巡回發(fā)送信息（包）并且建立本立路由表。這些表包括了相鄰節(jié)點(diǎn)的ID和位置的最少信息。這意味著節(jié)點(diǎn)必須先于節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)之前，知道它們的地理信息。在這些表中的其他典型信息包括節(jié)點(diǎn)的剩余能量，能過這個(gè)節(jié)點(diǎn)的延遲，鏈路的質(zhì)量評(píng)介。

一旦表在在，在大多數(shù)路由算法中，信息從源位置傳導(dǎo)到目標(biāo)地址，都是基于幾何坐標(biāo)，而不是ID。一個(gè)典型的像這樣工作的路由算法就是GF(Geograpic Forwarding)。

在GF中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)知曉它的位置，并且正在被路由的信息包含了目標(biāo)地址。此節(jié)點(diǎn)然后，通過幾何的距離公式，計(jì)算哪一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最靠近。它就將這信息傳輸?shù)较乱惶Ｔ诟鞣NGF的變體中，節(jié)點(diǎn)也可以考慮延遲，鏈接的可靠性和剩余的能量。

其他重要的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的路由范例是定向擴(kuò)散[11]。該路由方案集成了路由，查詢和數(shù)據(jù)匯總。此處，散發(fā)一個(gè)查詢來詢問對(duì)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)來的數(shù)據(jù)的興趣。擁用適合于被請(qǐng)求的數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)就回復(fù)以一屬性值對(duì)。此屬性值對(duì)，基于梯度，向著請(qǐng)求者的方向延伸，它隨著請(qǐng)求的發(fā)送和回應(yīng)而建立和更新。沿著從源到目標(biāo)的路徑，數(shù)據(jù)可以被聚合，以減少通信量。數(shù)據(jù)也可以經(jīng)過多條路徑以增加路由的穩(wěn)健性。

除了剛才展示的的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)路由的基本的特性外，還有許多關(guān)鍵問題包括： ? 可靠性

? 與喚醒/睡眠計(jì)劃的整合 ? 單播，組播和任播語(yǔ)義 ? 實(shí)時(shí) ? 移動(dòng)性 ? 空洞 ? 安全性和 ? 擁塞

可靠性：由于信息要的傳輸要經(jīng)過多跳，各個(gè)鏈接的高可靠性就顯得得重要，否則信息傳過整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可能性將令人無(wú)法接受的低。為了確保鏈接的可靠性，使用一些指標(biāo)做了許多重要的工作，像接收信號(hào)強(qiáng)度，基于錯(cuò)誤的鏈接質(zhì)量指標(biāo)，包投遞率等。重要的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)表明，包投遞率是最好的度量，但是獲取這一數(shù)據(jù)代價(jià)是昂貴的。實(shí)證數(shù)據(jù)也表明許多在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的鏈接是不對(duì)稱的，也就是說，節(jié)點(diǎn)A可以成功傳遞一條信息到節(jié)點(diǎn)B，反向的從B到A的鏈接可能不可用。非對(duì)稱的鏈接是導(dǎo)致MANET路由算法像DSR和AODV不能很好的用于WSN的原因，因?yàn)檫@些協(xié)議從源向目的地發(fā)送一條詢問信息，然后利用反向的路徑獲取確認(rèn)信息。反向路徑，由于WSN中的不對(duì)稱性發(fā)生率很高，不太可靠。

與喚醒/睡眠的整合：為了節(jié)約能量，許多WSN將點(diǎn)置入睡眠狀態(tài)。顯然，一個(gè)醒著的節(jié)點(diǎn)里應(yīng)當(dāng)選擇一個(gè)睡眠狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)作為它的下一跳（除非它先喚醒該節(jié)點(diǎn)）。

單播，組播和任播語(yǔ)義：正如上面提到的，在大多數(shù)情況下一個(gè)WSN將一條信息路由到一個(gè)地理的目的地。當(dāng)它到達(dá)目的的，會(huì)發(fā)生什么呢？有幾種可能性。首先，此信息也包括一個(gè)特定單播節(jié)點(diǎn)作為目標(biāo)，或者語(yǔ)義也可能是一個(gè)最接近地理終點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)會(huì)成為單播節(jié)點(diǎn)。第二，語(yǔ)義可能是，在一個(gè)目標(biāo)地址周圍區(qū)域中的所有節(jié)點(diǎn)都接受到這一信息，這是一區(qū)域多播。第三，在目標(biāo)區(qū)域中的任何節(jié)點(diǎn)都接受信息，稱為任播。SPEED[5]協(xié)議就支持這三種語(yǔ)義。也常有洪泛（多播）到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的需要。存在許多高效的洪泛路由策略。

時(shí)實(shí)性：對(duì)于一些應(yīng)用程序，信息必須在一定期限到達(dá)目的地。由于在WSN中存在高度不穩(wěn)定性，要開發(fā)一個(gè)總是有保證的路由算法很困難。許多協(xié)議如SPEED和RAP用了一個(gè)速度的概念來將包傳輸進(jìn)行優(yōu)先次序的化分。速度是一個(gè)很好的度量標(biāo)準(zhǔn)，它聯(lián)合了時(shí)間期限和一條信息必須傳輸?shù)木嚯x。

移動(dòng)性：路由將會(huì)變得復(fù)雜，如果信息源和目的都在移動(dòng)的話。解決方法包括更新本地相鄰路由表或者確定代理接點(diǎn)，由它負(fù)責(zé)跟蹤節(jié)點(diǎn)所在位置。一給定節(jié)點(diǎn)的代理節(jié)點(diǎn)也可能改變，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)越來越遠(yuǎn)離它的初如位置時(shí)。

空洞：因?yàn)閃SN節(jié)點(diǎn)傳輸范圍有限，對(duì)于一些節(jié)點(diǎn)，在路由路徑上，在一條信息應(yīng)該經(jīng)過的方向上，沒有轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。像GPSR這樣的協(xié)議，通過選擇一些不在正確方向的節(jié)點(diǎn)，以圖找到一條繞過空洞的路徑，解決了這一問題。

安全性：如果對(duì)手存在，他們可以干各種各樣的對(duì)路由算法的攻擊，包括選擇性轉(zhuǎn)發(fā)，黑洞，重播，蟲洞和拒絕服務(wù)攻擊。不幸的是，幾乎所有的路由算法都忽略了安全性并且很容易 受到這些攻擊。像SPINS這樣的協(xié)議開始解決安全路由的問題。

擁塞：今天，許多WSN通信具有周期性或很少通信。擁塞似乎不是一個(gè)問題對(duì)于這樣的網(wǎng)絡(luò)來說。然而，擁塞對(duì)于有更多要求的WSN來說將會(huì)成為問題，對(duì)于一些處理音頻，視頻和處理多個(gè)基站的大系統(tǒng)來說，這一問題更加突出。甚至在只有一個(gè)基站的系統(tǒng)中，在基站附近的擁塞也會(huì)是一個(gè)嚴(yán)重的問題，因?yàn)樗缘耐ㄐ啪奂诨尽＝鉀Q方案使用背壓力，減少源節(jié)點(diǎn)傳輸率，扔掉不太重要的信息，并能過調(diào)度避免盡可能多的沖突，它們只會(huì)加劇擁塞問題。

4、節(jié)點(diǎn)定位

節(jié)定定位是確定在系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地理位置的問題。定位問題對(duì)于WSN來說是必須解決的，最基本、最困難的問題之一。區(qū)域是許多參數(shù)和要求的函數(shù)，使得它非常的復(fù)雜。例如，要考慮的問題包括：額外的定位硬件的成本，信標(biāo)（自己自己位置的節(jié)點(diǎn)）存在嗎，如果在在的話，有多少個(gè)，它他的通信范圍是多大，需要的定位精度是多少，系統(tǒng)是室內(nèi)的還是室外的，節(jié)點(diǎn)之間是否有視線，它是一個(gè)二維的、還是三位的定位問題，能量預(yù)算是怎樣的（信息數(shù)量），需要多長(zhǎng)時(shí)間來定位，時(shí)鐘是同步的嗎，系統(tǒng)處在友好還是敵對(duì)區(qū)域，有什么錯(cuò)誤的假設(shè)正在作出，系統(tǒng)對(duì)象是否受到安全攻擊。

針對(duì)某些要求和問題的難題可輕易的解決。如果成本和外形尺寸不是主要的問題并且米級(jí)別的精度是可接受的，那么對(duì)于戶外系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)裝備上GPS就可以解決問題。如果系統(tǒng)需要一次一個(gè)節(jié)點(diǎn)的手動(dòng)方式部署，那么一個(gè)由部署者攜帶的簡(jiǎn)單GPS節(jié)點(diǎn)能夠定位每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，依次地，能過一被叫做步行GPS的方案（Walking GPS）。盡管簡(jiǎn)單，這一方案很精巧，在對(duì)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的定位中避免了手動(dòng)操作。

許多其他的在WSN中的定位方案要么是基于范圍，要么與范圍無(wú)關(guān)。基于范圍的機(jī)制利用各種技術(shù)首先確定節(jié)點(diǎn)之間的距離（范圍），然后利用幾何定理計(jì)算位置。為了測(cè)定距離，需要采用額外的硬件，比如用來偵測(cè)聲波和無(wú)線電波到達(dá)的時(shí)間差異。此差異可以被轉(zhuǎn)換為距離的度量。在范圍無(wú)關(guān)的機(jī)制中，距離不是直接測(cè)定的，但是我們使用跳數(shù)。一旦跳數(shù)被確定了，節(jié)點(diǎn)之間的距離可通過每跳平均距離來估計(jì)，然后利用幾何定律被來計(jì)算位置。范圍無(wú)關(guān)的方案沒有基于范圍的方案精確，并且常需要更多的信息。然而它們不要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)具備額外的硬件。

幾個(gè)早期的定位方法包括Centroid[1]和APIT[6]。每一個(gè)這類方法解決了基于特定建設(shè)的某一定位問題。兩個(gè)最近有趣的方法是SpotLight和Radio Interferometric Geolocation [20]。聚光燈將許多的定位代碼和開銷移到中心的一個(gè)激光設(shè)備上。Spotlight需要光線和時(shí)鐘同步不。Radio interferometric geolocation 使用一種新奇的網(wǎng)內(nèi)處理技術(shù)，它依靠節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)出頻率稍微不同的無(wú)線電波來完成。這一方案是針對(duì)一些部署中的多路問題的，要求許多信息。當(dāng)前這兩種方法都提供了高達(dá)厘米級(jí)的精度。

5時(shí)鐘同步

在一個(gè)WSN中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘在一個(gè)小的量?jī)?nèi)應(yīng)當(dāng)相同，并且保持下去。由于時(shí)鐘隨著時(shí)間漂移，他們必須周期性地重新財(cái)步，并且在某些情況下，需要非常高的精確度時(shí)，在同步期間對(duì)時(shí)鐘漂移的計(jì)數(shù)很重要。

時(shí)鐘同步由于很多原因是很重要的。當(dāng)一個(gè)事件在WSN中發(fā)生時(shí)，知道它在哪里，什么時(shí)間發(fā)生是很必要的。時(shí)鐘也常用于許多系統(tǒng)和應(yīng)用程序任務(wù)。例如，睡眠/蘇醒的安排，一些定位算法，傳感器融合就是一些需要依靠時(shí)鐘同步的服務(wù)。應(yīng)用程序像追蹤和計(jì)算速度也要依靠同步時(shí)鐘。

用于時(shí)鐘同步和互聯(lián)網(wǎng)的的NTP協(xié)議對(duì)于WSN來說開銷太大了。每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)置GPS成本又太昂貴了。已經(jīng)開發(fā)的用于WSN的典型時(shí)鐘同步協(xié)議有RBS和FTSP[19]。

在RBS中，一個(gè)參考的時(shí)間消息被廣播到相鄰節(jié)點(diǎn)。當(dāng)消息接受到時(shí)，接受器記錄下這一時(shí)間。節(jié)點(diǎn)之間交換它們記錄的時(shí)間并且調(diào)整它們的時(shí)鐘以達(dá)到同步。此協(xié)議遭受非發(fā)射端非確定性，因?yàn)闀r(shí)間戳僅在接受端。精確度大約只有30微秒一跳。它不適用于多跳系統(tǒng)，但是可以被擴(kuò)展。

在TPSN中，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生成了一棵生成樹。該方案假設(shè)生成樹中的所有鏈接是對(duì)稱的。然后從樹根開始，沿著樹的邊進(jìn)行成對(duì)的同步。因?yàn)椴幌裨赗BS中有廣播存

在，TPSN是代價(jià)昂貴的。此協(xié)議一個(gè)關(guān)鍵屬性是時(shí)間戳被插入到MAC層的傳出訊息中，因此減少了非確定性。精確度可達(dá)17微秒的范圍。

在FTSP中，有無(wú)線電層的時(shí)間戳，傾斜補(bǔ)償，線性回歸，定期洪泛，來確保這一協(xié)議的穩(wěn)健性，適應(yīng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。傳輸和接收信息都在無(wú)線電層帶上了時(shí)間戳，差距用于計(jì)算和調(diào)整時(shí)鐘偏移。精確度在1-2微秒范圍。

在使用時(shí)鐘同步協(xié)議時(shí)，需要注意的是：選擇同步的頻率，確定在時(shí)鐘同步期間，時(shí)鐘漂移是否必須。如何處理多跳/網(wǎng)絡(luò)問題，并盡量減少能源開銷和增加的網(wǎng)絡(luò)擁塞。

6、電源管理

許多用于WSN的設(shè)備像Mica2和MicaZ要兩節(jié)AA電池帶動(dòng)。根據(jù)節(jié)點(diǎn)的不同活動(dòng)級(jí)別，如果沒有電源管理策略，它的壽命可能只有幾天。由于大多數(shù)系統(tǒng)需要更長(zhǎng)的壽命，許多重大的研究可以保證，在滿足基本需求的情況下，使用時(shí)間。

在硬件層面上，可以增加太陽(yáng)能電池或者使用清潔的動(dòng)能和風(fēng)能。電池能力也在不斷提高。如果外形大小不成為問題，則可以增加更多的電池。低電源電路和微控制器也在逐漸進(jìn)步。許多硬件平臺(tái)讓設(shè)備的各個(gè)部分（每個(gè)傳感器，發(fā)送器，微處理器）具有多個(gè)省電狀態(tài)（關(guān)閉，閑置，開啟）。通過這種方法，僅在某個(gè)時(shí)間需要的組件才開啟。

在軟件層面上，電源管理解決方案的目標(biāo)：（1）由于傳輸信息和監(jiān)聽信息很耗能量，盡量減少通信（2）對(duì)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)的組成部分建立睡眠/喚醒機(jī)制

最小化通信信息量是一個(gè)綜合問題。例如，有一個(gè)好的MAC協(xié)議，就會(huì)減少?zèng)_突和重發(fā)。有一個(gè)好的路由算法，短路徑和擁塞的避免或減少就可以實(shí)現(xiàn)，并且也可最小化發(fā)送信息的量。若能高效的找到相鄰節(jié)點(diǎn)，則時(shí)間同步，定位，廣播的查詢和洪泛都能減少信息量，從而增加使用壽命。

對(duì)于如何安排睡眠/喚醒模式的方法，存在很大的差異。許多解決方案試圖讓醒著的節(jié)點(diǎn)（被稱為哨兵）數(shù)量最少，為了阻止所有節(jié)點(diǎn)睡眠，必須確保所需的感知覆蓋范圍。為了平衡各節(jié)點(diǎn)能量消耗，周期性地執(zhí)行一個(gè)論換機(jī)制，選出新的哨兵參加下一個(gè)時(shí)間段。另一個(gè)常用技術(shù)是讓各節(jié)點(diǎn)以一定占空比的形式工作。例如，讓一個(gè)節(jié)點(diǎn)一秒內(nèi)保持清醒狀態(tài)200微秒，則它的占空比為20%。占空比的選擇取決于應(yīng)用程序的要求，但最終的結(jié)果通常是極大地節(jié)省了能源。請(qǐng)注意，占空比法和哨兵法可能聯(lián)全起來應(yīng)用，如在軍事偵察系統(tǒng)VigilNet[7][9]中，就是這樣。

7、應(yīng)用程序和系統(tǒng)

為了展示W(wǎng)SN的能力，我們舉了兩個(gè)應(yīng)用程序和與此相關(guān)的系統(tǒng)的例子。7.1監(jiān)視和跟蹤

VigiNet系統(tǒng)是一個(gè)用于軍事偵察的長(zhǎng)期實(shí)時(shí)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。它的主要目標(biāo)是：在敵對(duì)區(qū)，當(dāng)感興趣的事件發(fā)生時(shí)，警告軍事指揮部和控制單元。感興趣的事件包括：

人的出現(xiàn)，帶武器的人員出現(xiàn)，大型和小型交通工具經(jīng)過。成功的探測(cè)，跟蹤和分類要求應(yīng)用程序以可接受的精度和準(zhǔn)確度，獲取目標(biāo)的位置。當(dāng)信息被成功獲取后，在一個(gè)可接受的延遲期內(nèi)，將它報(bào)告給無(wú)遠(yuǎn)程的基站。VigilNet是一個(gè)自我組織運(yùn)行的傳感器網(wǎng)絡(luò)（有超過200個(gè)XSM微塵節(jié)點(diǎn)），它提供了以絆線為基礎(chǔ)的監(jiān)視功能，通過以哨兵為基礎(chǔ)的電源管理機(jī)制來達(dá)到3到6個(gè)月的壽命長(zhǎng)度。絆線也是僅在需要時(shí)才激活外部的傳感器（在正常Vigilnet系統(tǒng)之外），如紅外攝像機(jī)，這也增加了壽命。

圖1.1提供了該系統(tǒng)的架構(gòu)概況，基中有三種組件：1）應(yīng)用程序組件，2）中間件組件，和3）TinyOS系統(tǒng)組件。應(yīng)用程序組件為監(jiān)視目的而設(shè)計(jì)，包換1）一個(gè)基于實(shí)體的跟蹤組件，2）分類組件，它提供了四種目標(biāo)的區(qū)分，3）速度計(jì)算，它人提供目標(biāo)速度和方向的估計(jì)，4）錯(cuò)誤警報(bào)過濾，它可區(qū)分真、假目標(biāo)。

中間件組件被設(shè)計(jì)來使獨(dú)立于應(yīng)用程序。時(shí)間同步，定位和路由組成了低級(jí)組件，它們形成了實(shí)現(xiàn)更高級(jí)中級(jí)間服務(wù)，像聚合和電源管理的基礎(chǔ)。時(shí)間同步和定位對(duì)于一個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)是很重要的，因?yàn)閰f(xié)同檢測(cè)和追蹤進(jìn)程依賴于多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的追蹤報(bào)道之間的時(shí)空聯(lián)系。

時(shí)間同步模塊負(fù)責(zé)本地節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘和基站時(shí)鐘的同步。定位模塊負(fù)責(zé)確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)能找到它自己的位置。配置模塊負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)要求改變時(shí)。非對(duì)稱測(cè)試模塊設(shè)計(jì)來協(xié)助路由模塊來選擇高質(zhì)量的通信鏈路。無(wú)線電喚醒模塊用于警告非哨兵節(jié)點(diǎn)，當(dāng)重大事件發(fā)生時(shí)。電源管理和協(xié)作檢測(cè)是由VigilNet提供的兩個(gè)關(guān)鍵的高級(jí)別服務(wù)。哨兵服務(wù)和絆線管理負(fù)責(zé)電源管理，而組管理模塊負(fù)責(zé)事件的聯(lián)合探測(cè)和追蹤。哨兵和絆線服務(wù)通過選擇節(jié)點(diǎn)的一部分（它們被定義為哨兵）來監(jiān)視事件，從而達(dá)到省電的目的。其他剩余的節(jié)點(diǎn)可以處于低耗電狀態(tài)，至到一個(gè)事件發(fā)生。當(dāng)一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，哨兵喚醒事件區(qū)域中的其它節(jié)點(diǎn)，同時(shí)組管理組件動(dòng)態(tài)地將節(jié)點(diǎn)組織成組，以實(shí)現(xiàn)協(xié)同跟蹤。這兩要組件也一起負(fù)責(zé)跟蹤能量消耗相關(guān)的事件。

VigiNet系統(tǒng)的架構(gòu)建立在TinyOS基礎(chǔ)上。TinyOs是一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)的計(jì)算模塊。針對(duì)特定節(jié)點(diǎn)平臺(tái)，用NesC寫成的。TinyOs提供了一個(gè)必要的組件集合，像硬件驅(qū)動(dòng)，一個(gè)調(diào)度機(jī)制和基本的通信協(xié)議。這些組件為VigiNet模塊提供了低層支持，它們也是用NesC語(yǔ)言寫的。TinyOS的組件和VigiNet的應(yīng)用程序先被NESC編譯器處理成一個(gè)可執(zhí)行程序，它可以在XSM（和MICA2）節(jié)點(diǎn)平臺(tái)上運(yùn)行（在VigelNett系統(tǒng)中）。

圖1.1 VigilNet系統(tǒng)架構(gòu)

8、總結(jié)

這一章討論了WSN的相關(guān)問題和MAC層、路由、定位、時(shí)鐘同步、電源管理的實(shí)際例子。為什么這些解決方案與過去的網(wǎng)絡(luò)解決方案如此的不同。還對(duì)當(dāng)前的兩個(gè)WSN系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述：一個(gè)軍事監(jiān)視、跟蹤和分類系統(tǒng)，一個(gè)輔助生活設(shè)施系統(tǒng)。

盡管這些問題是WSN的關(guān)鍵問題，還有許多重要的話題在本章中無(wú)談到。例如安全和隱私對(duì)這些系統(tǒng)來說是很關(guān)鍵的功能。編程抽象和WSN的語(yǔ)言也是一個(gè)很活躍的研究領(lǐng)域。一些重大的研究在收集關(guān)于WSN性能的實(shí)證數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)對(duì)于提高模塊和解決方案很關(guān)鍵。調(diào)試工具和WSN管理工具也開始出現(xiàn)。

傳感器網(wǎng)絡(luò)研究產(chǎn)生的新技術(shù)正在應(yīng)用到許多實(shí)際項(xiàng)目中。未來將會(huì)看到這些技術(shù)的加速應(yīng)用。

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第二篇：機(jī)器人及機(jī)器人傳感技術(shù)(畢業(yè)論文外文翻譯).

機(jī)器人和機(jī)器人傳感器 介紹

工業(yè)機(jī)器人以及它的運(yùn)行是本文的主題。工業(yè)機(jī)器人是應(yīng)用于制造環(huán)境下 以提高生產(chǎn)率的一種工具。它可用于承擔(dān)常規(guī)的、冗長(zhǎng)乏味的裝配線工作, 或執(zhí) 行那些對(duì)工人也許有危害的工作。例如, 在第一代工業(yè)機(jī)器人中, 曾有一臺(tái)被用 于更換核電廠的核燃料棒。從事這項(xiàng)工作的工人可能會(huì)暴露在有害量的放射線 下。工業(yè)機(jī)器人也能夠在裝配線上操作——安裝小型元件, 例如將電子元件安裝 在線路板上。為此, 工人可以從這種冗長(zhǎng)乏味任務(wù)的常規(guī)操作中解放出來。通過 編程的機(jī)器人還能去掉炸彈的雷管、為殘疾者服務(wù)以及在我們社會(huì)的眾多應(yīng)用中 發(fā)揮作用。

機(jī)器人可被看作將臂端執(zhí)行工具、傳感器以及 /或夾爪移動(dòng)到某個(gè)預(yù)定位 置的一臺(tái)機(jī)器。當(dāng)機(jī)器人到達(dá)該位置,它將執(zhí)行某個(gè)任務(wù)。該任務(wù)可能是焊接、密封、機(jī)械裝載、機(jī)械卸載,或許多裝配工作。除了編程以及打開和關(guān)閉系統(tǒng)之 外,一般情況下,均不需要人們的參與就能完成這類工作。

機(jī)器人專業(yè)術(shù)語(yǔ)

機(jī)器人是一臺(tái)可再編程的多功能機(jī)械手,它可通過可編程運(yùn)動(dòng)移動(dòng)零件、物料、工具或特殊裝置以執(zhí)行某種不同任務(wù)。由這項(xiàng)定義可導(dǎo)致下面段落中被闡 述的其他定義,它們?yōu)闄C(jī)器人系統(tǒng)提供了完整的寫照。

預(yù)編程位置是機(jī)器人為了完成工作必須遵循和通過的途徑。在這些位置 的某點(diǎn),機(jī)器人會(huì)停下來并執(zhí)行某種操作,例如裝配零件,噴漆或焊接。這些預(yù) 編程位置被存儲(chǔ)在機(jī)器人的記憶裝置中供以后繼續(xù)操作時(shí)使用。此外, 當(dāng)工作的 要求發(fā)生變化時(shí), 不僅其他編程數(shù)據(jù)而且這些預(yù)編程位置均可作修改。因此, 正 由于這種編程的特點(diǎn), 一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人與一臺(tái)可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、以及可回憶及編輯的 計(jì)算機(jī)十分相似。

機(jī)械手是機(jī)器人的手臂, 它允許機(jī)器人俯仰、伸縮和轉(zhuǎn)動(dòng)。這種動(dòng)作是由 機(jī)械手的軸所提供的, 機(jī)械手的軸又稱為機(jī)器人的自由度。一臺(tái)機(jī)器人可以具有 3至 16根軸。在本人的后面部分,自由度這個(gè)術(shù)語(yǔ)總與一臺(tái)機(jī)器人軸的數(shù)目相

關(guān)聯(lián)。

工具及夾爪并非屬于機(jī)器人系統(tǒng)的本身, 它們是裝在機(jī)器人手臂端部的附 件。有了與機(jī)器人手臂端部相連接的這些附件,機(jī)器人就可以提起零件、點(diǎn)焊、噴漆、弧焊、鉆孔、去毛刺,還可以根據(jù)所提要求指向各種類型的任務(wù)。

機(jī)器人系統(tǒng)還可以控制操作機(jī)器人的工作單元。機(jī)器人工作單元是一種總 體環(huán)境, 在該環(huán)境下機(jī)器人必須執(zhí)行賦予它的任務(wù)。該單元可包容控制器、機(jī)器 人的機(jī)械手、工作臺(tái)、安全裝置,或輸送機(jī)。機(jī)器人開展工作所需要的所有設(shè)備 均被包括在這個(gè)工作單元中。此外, 來自外界裝置的信號(hào)能夠與機(jī)器人進(jìn)行交流, 這樣就可以告訴機(jī)器人什么時(shí)候它該裝配零件、撿起零件或?qū)⒘慵兜捷斔蜋C(jī)。基本部件

機(jī)器人系統(tǒng)具有 3個(gè)基本部件:機(jī)械手、控制器及動(dòng)力源。在某些機(jī)器人 系統(tǒng)中可以看到第 4個(gè)部件,端部執(zhí)行件,有關(guān)這些部件將在下面小節(jié)描述。機(jī)械手

機(jī)械手承擔(dān)機(jī)器人系統(tǒng)的體力工作,它由兩部分組成:機(jī)械部分及被連接 的附屬物。機(jī)械手還有一個(gè)與附屬物相連的底座。

機(jī)械手的底座通常被固定在工作領(lǐng)域的地面。有時(shí), 底座也可以移動(dòng)。在 該情況下, 底座被安裝到導(dǎo)軌上, 這樣該機(jī)械手就可以從一處移動(dòng)到另一處。例 如,一臺(tái)機(jī)器人可以為幾臺(tái)機(jī)床工作,為每臺(tái)機(jī)床裝載和卸載。

正如前面所述,附屬物從機(jī)器人的底座伸出。該附屬物是機(jī)器人的手臂。它既可以是一個(gè)直線型的可動(dòng)臂,也可以是一個(gè)鉸接臂。鉸接臂也稱關(guān)節(jié)臂。機(jī)器人機(jī)械手的附屬物可為機(jī)械手提供各種運(yùn)動(dòng)軸。這些軸與固定底座相 連接, 而該底座又被緊固到機(jī)架上。這個(gè)機(jī)架能確保該機(jī)械手被維持在某個(gè)位置 上。

在手臂的端部連接著一個(gè)手腕。該手腕由附加軸及手腕法蘭組成, 有了該 手腕法蘭,機(jī)器人用戶就可以根據(jù)不同的工作在手腕上安裝不同的工具。

機(jī)械手的軸允許機(jī)械手在一定區(qū)域內(nèi)執(zhí)行工作。如前所述, 該區(qū)域被稱為 機(jī)器人的工作單元, 它的尺度與機(jī)械手的尺寸相對(duì)應(yīng)。當(dāng)機(jī)器人的物理尺寸增大

時(shí),工作單元的尺寸必然也隨之增加。

機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)器, 或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所控制。驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)允許各根 軸在工作單元內(nèi)運(yùn)動(dòng), 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可利用電力的、液壓的或氣壓動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā) 出的能量由各種機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)換成機(jī)械動(dòng)力。這些驅(qū)動(dòng)裝置通過機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu) 接合在一起。這些聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)依次驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的不同軸。機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)由鏈輪機(jī)構(gòu), 齒輪機(jī)構(gòu)及滾珠絲杠所組成。

控制器

機(jī)器人系統(tǒng)的控制器是運(yùn)行的心臟。控制器存儲(chǔ)著為以后回憶所用的預(yù)編 程信息,控制著外圍設(shè)備,它還與廠內(nèi)計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流以使生產(chǎn)不斷更新。控制器用于控制機(jī)器人機(jī)械手運(yùn)動(dòng)以及工作單元中的外圍部件。工作人員 可以利用手遞示教盒將機(jī)械手的動(dòng)作編程進(jìn)入控制器。這種信息可被存儲(chǔ)在控制 器的記憶裝置中以便以后回憶使用。控制器存儲(chǔ)著機(jī)器人系統(tǒng)的所有程序數(shù)據(jù)。它可以存儲(chǔ)幾種不同的程序,并且它們中任一程序均可被編輯。

也可要求控制器與工作單元中外圍設(shè)備進(jìn)行交流。例如, 控制器具有一根 輸入線, 該輸入線可識(shí)別某項(xiàng)機(jī)械加工什么時(shí)候完成。當(dāng)該機(jī)械循環(huán)完成時(shí), 輸 入線被接通,它會(huì)吩咐控制器讓機(jī)械手到位以便機(jī)械手能夾起以加工完的零件。接著, 該機(jī)械手再撿起一根新的零件并將它安放到機(jī)床上, 然后, 控制器向該機(jī) 床發(fā)出信號(hào)讓它開始運(yùn)轉(zhuǎn)。

控制器可由機(jī)械操縱的磁鼓構(gòu)成, 這些鼓按工作發(fā)生的先后次序操作。這 類控制器用于非常簡(jiǎn)單的機(jī)器人系統(tǒng)。在大多數(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中見到的控制器是很 復(fù)雜的裝置, 它們體現(xiàn)了現(xiàn)代化的電子科學(xué)。換言之, 它們由微信息處理器操縱。這些

微信息處理器不是 8位、16位就是 32位的信息處理器。這種功能使控制器 的運(yùn)行具有非常好的柔性。

控制器可通過通訊線路發(fā)出電子信號(hào), 發(fā)出能與機(jī)械手各軸線進(jìn)行溝通的 電信號(hào), 機(jī)器人機(jī)械手與控制器之間這種雙向交流可使系統(tǒng)的位置及運(yùn)行維持在 不斷修正及更新得狀態(tài)下,控制器還可以控制安裝在機(jī)器人手腕端部的任意工 具。

控制器還有與工廠中不同計(jì)算機(jī)開展交流的任務(wù), 這個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)可使機(jī)器 人成為計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM 系統(tǒng)的一部分。

根據(jù)上述基本定義, 機(jī)器人是一臺(tái)可再編程序的多功能機(jī)械手。所以, 控 制器必須包含某種形式的記憶存儲(chǔ)器, 以微信息處理器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)常與固態(tài)記 憶裝置連同運(yùn)行。這些記憶裝置可以是磁泡、隨機(jī)存取記憶裝置、軟塑料磁盤或 磁帶。每種記憶存儲(chǔ)裝置均可存儲(chǔ)編程信息以便以后回憶使用。

動(dòng)力源

動(dòng)力源是向控制器及機(jī)械手供給動(dòng)力得裝置,有兩類動(dòng)力供給機(jī)器人系 統(tǒng)。一類動(dòng)力是供控制器運(yùn)行的交流點(diǎn)動(dòng)力, 另一類被用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手各軸。例 如, 若機(jī)器人的機(jī)械手由液壓或氣壓裝置控制, 則控制信號(hào)被發(fā)送到這些裝置才 能使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。

每個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)均需要?jiǎng)恿眚?qū)動(dòng)機(jī)械手,這種動(dòng)力既可由液壓動(dòng)力源、氣壓動(dòng)力源, 也可以由電力動(dòng)力源提供, 這些動(dòng)力源是機(jī)器人工作單元總的部件 及設(shè)備中的一部分。

當(dāng)液壓動(dòng)力源與及機(jī)器人機(jī)械手底座相連接, 液壓源產(chǎn)生液壓流體, 這些 流體輸送到機(jī)械手各控制元件,于是,使軸繞機(jī)器人底座旋轉(zhuǎn)。

壓力空氣被輸送到機(jī)械手, 使軸沿軌道作直線運(yùn)動(dòng), 也可將這種氣動(dòng)源連 接到鉆床, 它可為鉆頭的旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。一般情況下, 可從工廠得供給站獲取氣 動(dòng)源并做調(diào)整,然后將它輸入機(jī)器人機(jī)械手的軸。

電動(dòng)機(jī)可以是交流式的, 也可以是直流式的。控制器發(fā)出的脈沖信號(hào)被發(fā) 送到機(jī)械手得電機(jī)。這些脈沖為電機(jī)提供必要的指令信息以使機(jī)械手在機(jī)器人底 座上旋轉(zhuǎn)。

用于機(jī)械手軸的三種動(dòng)力系統(tǒng)任一種均需要使用反饋監(jiān)督系統(tǒng), 這種系統(tǒng) 會(huì)不斷地將每個(gè)軸位置數(shù)據(jù)反饋給控制器。

每種機(jī)器人系統(tǒng)不僅需要?jiǎng)恿黹_動(dòng)機(jī)械手的軸, 還需要?jiǎng)恿眚?qū)動(dòng)控制 器,這種動(dòng)力可由制造環(huán)境的動(dòng)力源提供。

端部執(zhí)行件

在大部分機(jī)器人應(yīng)用的場(chǎng)合見到的端部執(zhí)行件均是機(jī)械手手腕法蘭相連 接的一個(gè)裝置, 端部執(zhí)行件可應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域中許多不同場(chǎng)合, 例如, 它可用于 撿起零件, 用于焊接, 或用于噴漆, 端部執(zhí)行件為機(jī)器人系統(tǒng)提供了機(jī)器人運(yùn)行 時(shí)必須的柔性。

通常所設(shè)計(jì)得端部執(zhí)行件可滿足機(jī)器人用戶的需要。這些部件可由機(jī)器人 制造商或機(jī)器人系統(tǒng)的物主制造。

端部執(zhí)行件事機(jī)器人系統(tǒng)中唯一可將一種工作變成另一種工作的部件, 例 如, 即日起可與噴水割機(jī)相連, 它在汽車生產(chǎn)線上被用于切割板邊。也可要求機(jī) 器人將零件安放到磁盤中, 在這簡(jiǎn)單的過程中, 改變了機(jī)器人端部執(zhí)行件, 該機(jī) 器人就可以用于其它應(yīng)用場(chǎng)合, 端部執(zhí)行件得變更以及機(jī)器人的再編程序可使該 系統(tǒng)具有很高的柔性。

機(jī)器人傳感器

盡管機(jī)器人有巨大的能力,但很多時(shí)候卻比不過沒有經(jīng)過一點(diǎn)訓(xùn)練的工 人。例如, 工人們能夠發(fā)現(xiàn)零件掉在地上或發(fā)現(xiàn)進(jìn)料機(jī)上沒有零件, 但沒有了傳 感器, 機(jī)器人就得不到這些信息, 及時(shí)使用最尖端的傳感器, 機(jī)器人也比不上一 個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的

工人, 因此, 一個(gè)好的機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要使用許多傳感器與機(jī) 器人控制器相接,使其盡可能接近操作工人得感知能力。

機(jī)器人技術(shù)最經(jīng)常使用的傳感器分為接觸式的與非接觸式的。接觸式傳感 器可以進(jìn)一步分為觸覺傳感器、力和扭矩傳感器。觸覺或接觸傳感器可以測(cè)出受 動(dòng)器端與其他物體間的實(shí)際接觸, 微型開關(guān)就是一個(gè)簡(jiǎn)單的觸覺傳感器, 當(dāng)機(jī)器 人得受動(dòng)氣端與其他物體接觸時(shí), 傳感器是機(jī)器人停止工作, 避免物體間的碰撞, 告訴機(jī)器人已到達(dá)目標(biāo);或者在檢測(cè)時(shí)用來測(cè)量物體尺寸。力和扭矩傳感器位于 機(jī)器人得抓手與手腕的最后一個(gè)關(guān)節(jié)之間, 或者放在機(jī)械手得承載部件上, 測(cè)量 反力與力矩。力和扭矩傳感器有壓電傳感器和裝在柔性部件上的應(yīng)變儀等。非接觸傳感器包括接近傳感器、視覺傳感器、聲敏元件及范圍探測(cè)器等。接近傳感器和標(biāo)示傳感器附近的物體。例如, 可以用渦流傳感器精確地保持與鋼 板之間的固定的距離。最簡(jiǎn)單的機(jī)器人接近傳感器包括一個(gè)發(fā)光二極管發(fā)射機(jī)和

一個(gè)光敏二極管接收器, 接收反射面移近時(shí)的反射光線, 這種傳感器的主要缺點(diǎn) 是移近物對(duì)光線的反射率會(huì)影響接收信號(hào)。其他得接近傳感器使用的是與電容和 電感相關(guān)的原理。

視覺傳感系統(tǒng)十分復(fù)雜, 基于電視攝像或激光掃描的工作原理。攝像信號(hào) 經(jīng)過硬件預(yù)處理, 以 30幀至 60幀每秒的速度輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)并提 取所需的信息,例如,物體是否存在以及物體的特征、位置、操作方向,或者檢 測(cè)元件的組裝及產(chǎn)品是否完成。

聲敏元件用來感應(yīng)并解釋聲波, 從基本的聲波探測(cè)到人們連續(xù)講話的逐字 識(shí)別, 各種聲敏元件的復(fù)雜程序不等, 除了人機(jī)語(yǔ)音交流外, 機(jī)器人還可以使用 聲敏元件控制弧焊, 聽到碰撞或倒塌的聲音時(shí)阻止機(jī)器人的運(yùn)動(dòng), 預(yù)測(cè)將要發(fā)生 的機(jī)械破損及檢測(cè)物體內(nèi)部缺陷。

還有一種非接觸系統(tǒng)使用投影儀和成像設(shè)備獲取物體的表面形狀信息或 距離信息。

傳感器有靜態(tài)探測(cè)與閉環(huán)探測(cè)兩種使用方法。當(dāng)機(jī)器人系統(tǒng)的探測(cè)和操作 動(dòng)作交替進(jìn)行時(shí), 通常就要使用傳感器, 也就是說探測(cè)時(shí)機(jī)器人不操作, 操作時(shí) 與傳感器無(wú)關(guān), 這種方法被稱為靜態(tài)探測(cè), 使用這種方法, 視覺傳感器先尋找被 捕捉物體的位置與方向,然后機(jī)器人徑直朝那個(gè)地點(diǎn)移動(dòng)。

相反, 閉式探測(cè)的機(jī)器人在操作運(yùn)動(dòng)中, 始終受傳感器的控制, 多數(shù)視覺傳感器 都采用閉環(huán)模式, 它們隨時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器人的實(shí)際位置與理想位置間的偏差, 并驅(qū)動(dòng) 機(jī)器人修正這一偏差。在閉環(huán)探測(cè)中,即使物體在運(yùn)動(dòng),例如在傳送帶上,機(jī)器 人也能抓住它并把它送到預(yù)定位置。

Robots and robot sensor Introduction Industrial robot and its operation is the subject of this article.Industrial robots are used in manufacturing environment as a tool to increase productivity.It can be used to undertake routine, tedious assembly line work, or the implementation of those workers may be hazardous work.For example, in the first generation of industrial robots, there were a nuclear power plant is for the replacement of fuel rods.Workers engaged in this work may be exposed to harmful amounts of radiation in the next.Industrial robots can operate in the assembly line-to install small-scale components, such as electronic components mounted on circuit board.To this end, workers from the tedious task of this routine operation freed.The robot can be programmed to remove the bomb detonators for the disabled in our community services and play a role in many applications.Robot arm can be seen as the end of the implementation of tools, sensors, and / or jaws to move to a predetermined position of a machine.When the robot reaches the position, it will perform a task.The task may be welded, sealed, mechanical loading, mechanical unloading, or many assembly work.In addition to programming, and open

and close the system, the general, not require the participation of people will be able to complete such work.Robotics Glossary Robot is a reprogrammable multifunctional manipulator that can be programmable motion moving parts, materials, tools or special devices to perform a different task.By the following paragraphs of this definition may lead to other definitions were described, which provides a complete system for the robot itself.Location is pre-programmed robot must follow in order to complete the work and the way through.A point in these locations, the robot will stop and perform some operations, such as assembling parts, painting or welding.These pre-programmed robot position is stored in the memory device to continue operation for later use.In addition, when job requirements change, the only other programming data and these can be modified pre-programmed locations.Therefore, precisely because of the characteristics of this program, an industrial robot and one can store data, and can recall and edit the computer is very similar.Robot is a robot arm, which allows the robot pitch, stretching and rotating.This action is provided by the robot axis, mechanical axis, also known as robot hand of freedom.A robot can have 3-16 axis.In my later, the term degrees of freedom and a total number of robot axes associated.Tools and not within the robot gripper itself, which is mounted on the robot arm end attachment.With the end of the robot arm connected to these attachments, the robot can lift parts, spot welding, painting, welding, drilling, deburring, the request can also point to various types of tasks.Robot system can also control the operation of the robot's work unit.Robotic work cell is a general environment in the environment, the robot must perform the tasks entrusted to it.The unit can accommodate the controller, the robot manipulator, working platforms, safety devices, or conveyor.Robot to carry out all the equipment needed for the work are included in this unit of work.In addition, the signal from the external device to communicate with the robot, so that you can tell the robot when it is part of the assembly, pick up the parts or the parts to the unloading conveyor.Basic components Robotic system has three basic components: the robot, controller and power source.In some robot system can be seen in the first four components, end of the implementation of parts, these parts will be described in the following sections.Manipulator Robot bear robot system manual work, which consists of two parts: the mechanical parts and is connected to appendages.There is also a robot appendage connected to the base.The base of the robot work area is usually fixed in the ground.Sometimes, the base can be moved.In that case, the base is installed to the rail so that the robot can move from one place to another.For example, a robot can work for a few machine tools, loading and unloading for each machine.As mentioned earlier, the appendage extending from the base of the robot.The attachment is a robot arm.It can be a linear movable arm, it can be a hinged arm.Articulated arm, also known as articulated arm.Adjunct manipulator can provide a variety of sports-axis robot.The shaft is connected with the fixed base, which base has been tightened to the rack.This rack can ensure that the robot is in a position to maintain.Ends of the arm connected to a wrist.The axis of the wrist and wrist flange by additional components, with the flange of the wrist, the robot according to the different users can work in different tools installed on the wrist.Axis allows the robot manipulator in a certain area implementation.As mentioned earlier, the region known as the robot work unit, and its scale and size of the corresponding robot.When the robot's physical size increases, the size of the unit of work must also increase.Mechanical hand movements by the driver, or drive system control.Drive or shaft drive system allows the movement in the work unit, drive system using electric, hydraulic or pneumatic power.Drive the energy emitted from a variety of mechanical drive into mechanical power.These drives are joined together by a mechanical linkage.The linkage in turn drive the various robot axes.Mechanical linkage from the sprocket body, composed of gears and ball screws.Controller Robot controller is running in the heart.After the memory controller stores used for the pre-programmed information, control peripherals, to communicate it with the factory computer to make the production of constantly updated.Controller used to control the manipulator motion and the outer parts of the work unit.Staff can use the box to teach hand-delivery actions programmed into the robot controller.This information can be stored in the controller's memory for later recall using the device.Robot controller stores all program data.It can store several different programs, and they can be in any program to be edited.May also request the work unit controller and peripheral devices to communicate.For example, the controller has an input line, the input line can be identified when a mechanical process to complete.When the mechanical cycle is complete, the input line is connected, it will place orders for the controller to the robot manipulator to pick up the processing of finished parts.Then, the robot then picked up a new part and it is placed into the machine, then, the controller send a signal to the machine to get it started operation.Mechanical manipulation of the drum controller can be constituted, the work place by order of the drum operation.The controller for a very simple robot system.Seen in most of the robot system controller is a very complex device, which reflects the modern electronic science.In other words, they are manipulated by the micro-information processor.These micro-information processors instead of 8 bits, 16 bits of information that is 32-bit processors.This feature allows the controller to run with very good flexibility.Controller can send electronic signals through the communication line to issue with the mechanical hand signals to communicate with the axis of the robot manipulator and controller, this two-way communication between the location and operation makes the system constantly revised and updated to maintain the state may The controller can also control the robot wrist in the end installed any tools.There are different controller computers and factory to carry out the task of communication, the communication network will enable the robot to become computer-aided manufacturing(CAM part of the system.According to the basic definition, the robot is a multi-function can be re-programmed robot.Therefore, the controller must include some form of memory storage, to micro-processor-based information systems are often associated with solid-state

memory device with the operation.These memory devices can be magnetic bubbles, random access memory device, soft plastic disk or tape.Each memory storage device programming information can be stored for later recall using the.Power source Source of power to the controller and the robot was powered device, there are two types of robot power supply system.Controller for a class of power is power to run the exchange point, and the other is used to drive the robot axes.For example, if the robot manipulator controlled by a hydraulic or pneumatic device, the control signal is sent to these devices to make the robot movement.Each robot systems require power to drive the robot, this source of power either by hydraulic power, pneumatic power source, power source can also be provided by electricity, the power source is a unit of work the robot parts and equipment in the total part.When the hydraulic power source with and connected to the base manipulator, hydraulic pressure source to produce the hydraulic fluid, the fluid transport of the control components to the robot, so the robot base rotated around the axis.Pressure air is fed to the robot, the axis along the track in a straight line, the source can also be connected to such a pneumatic drill, it can provide power for the drill rotation.Under normal circumstances, can be obtained from the factory air supply station for the source and make adjustments, and then enter it in the axis manipulator.AC motor type can also be a DC-style.Controller sends out pulses of the signal was sent to the robot motors.These pulses provide the necessary instructions for the motor information to enable the robot in the robot base rotation.The three-axis robot for power systems either require the use of feedback control systems, this system will continue to position data for each axis of feedback to the controller.Each robot system not only need power to start the robot axis, also need power to drive the controller, this dynamic manufacturing environment, the power source can provide.Implementation of end pieces In most applications where the robot to see implementation of end pieces are connected to the robot wrist flange of a device, end pieces can be used in the production areas of the

implementation of many different occasions, for example, it can be used to pick up parts, used for welding, or for painting, the implementation of parts for the robot end system provides the flexibility of the robot must run.Usually designed to meet the end of the implementation of pieces of the robot users.These components can robot manufacturer or owner of manufacturing robot system.The implementation of the system end the only thing the robot can be a work into another working parts, for example, are available from the cutting machine is connected with the water, which is used in the automotive production line cutting edge.May also request the robot placed the parts to disk, in this simple process, change the end of the implementation of parts of the robot, the robot can be used for other applications, the implementation of end pieces may change, and then the robot programmed allows the system to have high flexibility.Robot Sensor Although the robot has great ability, but often than not with a little practice, but the workers.For example, workers can find parts that fall to the ground or no parts feeder, but not the sensor, the robot will not get this information in a timely manner using the most sophisticated sensors, the robot is smaller than an experienced worker Therefore, a good robot system design requires many sensor and robot controller using the phase, it was as close as possible operative awareness.The most frequently used robotics sensors into contact with the non-contact.Contact sensors can be further divided into tactile sensors, force and torque sensors.Tactile or contact sensors can be measured by the drive-side and the actual contact between other objects, micro-switch is a simple tactile sensor, the robot may be angry when the client contact with other objects, the sensor is the robot to stop work and avoid objects between collisions, tell the robot has reached the goal;or when used to measure the size of objects detected.Force and torque sensors in the robot gripper and wrist was the last joint, or between the parts on the robot to carry a measured reaction force and torque.Force and torque sensors are mounted on the flexible piezoelectric sensors and strain gauges on the parts.Non-contact sensors include proximity sensors, vision sensors, sound detectors, sensitive components and scope.Proximity sensors and labeling of objects near the

sensor.For example, eddy current sensor can be used to accurately maintain a fixed distance between the plates.The most simple robot proximity sensors including a light-emitting diode and a photodiode receiver transmitter, receiver reflector closer to the reflection of light, the main disadvantage of this sensor is closer to the object reflectance of light will affect the received signal.The other was close to the sensor using a capacitance and inductance associated with the principle.Visual sensing system is very complex, based on the TV camera or laser scanner works.Video signal through the hardware pretreatment to 30-60 per second input into the computer.Computer analysis of the data and extract the required information, for example, the existence of objects and object features, location, operating direction, or components of the assembly and product testing is complete.Sound sensitive devices used to sense and interpret sound waves, sound waves detected from the basic people recognize continuous speech, word for word, all kinds of sound ranging from sensitive components of the complex procedures, in addition to human-computer voice communication, the robot can also use the sound sensitive devices control of arc welding, I heard the sound of collision or collapse of the movement to stop the robot to predict the mechanical damage will occur and the detection of objects within the defects.There is also a non-contact systems for projector and imaging the surface of the object shape information or distance information.Static detection and closed-loop sensor probe used in two ways.When the detection and operation of the robot system moves alternately, it is usually necessary to use sensors that detect when the robot is not operating, the operation has nothing to do with the sensors, this method is called static detection, using this method, visual Find the sensor captured the first position and orientation of objects, and then the robot moves straight to the site.In contrast, closed manipulation and motion detection robot, always under the control of sensors, vision sensors are used the majority of closed-loop mode, which monitor the robot's actual position at any time and the deviation between the ideal position, and drive the robot fix this error.In the closed-loop detection, even if the object

in motion, for example, the conveyor belt, the robot can grasp it and send it to the desired location.

第三篇：無(wú)線傳感網(wǎng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

Central South University

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)院:

班級(jí): 學(xué)號(hào): 姓名:

時(shí)間: 指導(dǎo)老師：

第一章 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

了解環(huán)境

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

安裝 IAR 開發(fā)環(huán)境。CC2530 工程文件創(chuàng)建及配置。源代碼創(chuàng)建，編譯及下載。1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具

硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 節(jié)點(diǎn)板一塊，USB 接口仿真器，PC 機(jī)

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) WinXP，IAR 集成開發(fā)環(huán)境，TI 公司的燒寫軟件。

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、安裝 IAR 集成開發(fā)環(huán)境

IAR 集成開發(fā)環(huán)境安裝文件所在光盤目錄：物聯(lián)網(wǎng)光盤工具CD-EW8051-7601

2、ZIBGEE 硬件連接

安裝完 IAR 和 Smartrf Flash Programmer 之后，按照?qǐng)D所示方式連接各種硬件，將仿真器的 20 芯 JTAG 口連接到 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板上，USB 連接到 PC 機(jī)上，RS-232 串口線一端連接 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板，另一端連接 PC 機(jī)串口。

3、創(chuàng)建并配置 CC2530 的工程文件 IAR 是一個(gè)強(qiáng)大的嵌入式開發(fā)平臺(tái)，支持非常多種類的芯片。IAR 中的每一個(gè) Project，都可以擁有自己的配置，具體包括 Device 類型、堆/棧、Linker、Debugger 等。（1）新建 Workspace 和 Project 首先新建文件夾 ledtest。打開 IAR，選擇主菜單 File-> New-> Workspace 建立新的工作區(qū)域。

選擇 Project-> Create New Project-> Empty Project，點(diǎn)擊 OK，把此工程文件保存到文件夾 ledtest 中，命名為：ledtest.ewp（如下圖）。

（2）配置 Ledtest 工程

選擇菜單 Project->Options...打開如下工程配置對(duì)話框

選擇項(xiàng) General Options，配置 Target 如下 Device：CC2530；

（3）Stack/Heap 設(shè)置：XDATA stack size：0x1FF

（4）Debugger 設(shè)置：

Driver：Texas Instruments（本實(shí)驗(yàn)為真機(jī)調(diào)試，所以選擇 TI；若其他程序要使用 IAR仿真器，可選 Simulator）

至此，針對(duì)本實(shí)驗(yàn)的 IAR 配置基本結(jié)束.4、編寫程序代碼并添加至工程

選擇菜單 File->New->File 創(chuàng)建一個(gè)文件，選擇 File->Save 保存為 main.c 將 main.c 加入到 ledtest 工程，將實(shí)驗(yàn)代碼輸入

然后選擇 Project->Rebuild All 編譯工程

編譯好后，選擇 Project->Download and debug 下載并調(diào)試程序 下載完后，如果不想調(diào)試程序，可點(diǎn)工具欄上的按鈕終止調(diào)試。

到此，程序已經(jīng)下載到了 cc2530 芯片的 flash 內(nèi)，按下 ZX2530A 上的復(fù)位按鈕可看到程序的運(yùn)行效果。

LED 實(shí)驗(yàn) 2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過 I/O 控制小燈閃爍的過程。

在 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板上運(yùn)行自己的程序。2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具

硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 節(jié)點(diǎn)板一塊，USB 接口仿真器，PC 機(jī)

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) WinXP，IAR 集成開發(fā)環(huán)境。2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.正確連接下載線和 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板，打開 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板電源。

2.在文件夾“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)2 LED”下打開工程 led,編譯工程，并下載到 CC2530 節(jié)點(diǎn)板。3.觀察 LED 的閃爍情況。

4.修改延時(shí)函數(shù)，可以改變 LED 小燈的閃爍間隔時(shí)間。

5.重新編譯，并下載程序到 CC2530 節(jié)點(diǎn)板，觀察 LED 的閃爍情況。

答：增加延時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈閃爍的頻率降低了。

串口實(shí)驗(yàn) 3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

本次實(shí)驗(yàn)將會(huì)學(xué)習(xí)如果使用串口實(shí)現(xiàn)與 PC 機(jī)的通訊。（實(shí)驗(yàn)中需要 PC 機(jī)與開發(fā)板之間使用RS232 交叉串口連接線）。

能正確配置 CC2530 的串口。3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具

硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 節(jié)點(diǎn)板一塊，USB 接口仿真器，PC 機(jī)，交叉串口線一根。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) WinXP，IAR 集成開發(fā)環(huán)境、串口調(diào)試助手。3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

CC2530 能與上位機(jī)通過串口正常通信

1.正確連接下載線和 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板，用串口線正確連接上位機(jī)和 ZX2530A 型板，使能通過串口交換數(shù)據(jù)。

2.在文件夾“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)5 uart”下打開工程 uart,編譯工程，并下載到 CC2530 節(jié)點(diǎn)板。

3.通過上位機(jī)上的串口調(diào)試助手，發(fā)送數(shù)據(jù)到 cc2530，然后檢查 cc2530 回送給上位機(jī)的數(shù)據(jù)。

3.4 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

通過這次實(shí)驗(yàn)，讓我對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有了進(jìn)一步的了解。在無(wú)線的世界，感覺一切都是那么神奇，二一切又是那么理所當(dāng)然，記得小時(shí)候常常想，那些無(wú)線好神秘，畫面，聲音等怎么可以從一方到達(dá)另一方而可以完全不接觸。雖然今天做的實(shí)驗(yàn)都是很小很簡(jiǎn)單的，比起顯示中那些絢麗的感覺沒什么值得贊揚(yáng)的，但對(duì)于我來說，這個(gè)更有魅力，那些絢麗的我是以仰望的視角來對(duì)待，而這次我能深入它的原理去真正接觸它，以平視來看待它。

第二章 射頻實(shí)驗(yàn)

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)射頻通信實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

在 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板上運(yùn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)程序。熟悉通過射頻通信的基本方法。練習(xí)使用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)收發(fā)功能。2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

接收節(jié)點(diǎn)上電后進(jìn)行初始化，然后通過指令 ISRXON 開啟射頻接收器，等待接收數(shù)據(jù)，直到正確接收到數(shù)據(jù)為止，通過串口打印輸出。發(fā)送節(jié)點(diǎn)上電后和接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相同的初始化，然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)輸出到 TXFIFO 中，再調(diào)用指令 ISTXONCCA 通過射頻前端發(fā)送數(shù)據(jù)。3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具

硬件：ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板 2 塊、USB 接口的仿真器，PC 機(jī) Pentium100 以上。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) WinXP、IAR 集成開發(fā)環(huán)境、串口監(jiān)控程序。4 實(shí)驗(yàn)原理

發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過串口接收用戶的輸入數(shù)據(jù)然后通過射頻模塊發(fā)送到指定的接收節(jié)點(diǎn)，接收節(jié)點(diǎn)通過射頻模塊收到數(shù)據(jù)后，通過串口發(fā)送到 pc 在串口調(diào)試助手中顯示出來。如果發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)目的地址與接收節(jié)點(diǎn)的地址不匹配，接收節(jié)點(diǎn)將接收不到數(shù)據(jù)。以下為發(fā)送節(jié)點(diǎn)程序流程圖：

以下為接收節(jié)點(diǎn)流程圖： 實(shí)驗(yàn)步驟

1.打開光盤“無(wú)線射頻實(shí)驗(yàn)2.點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信”雙擊 p2p.eww 打開本實(shí)驗(yàn)工程文件。2.打開 main.c 文件下面對(duì)一些定義進(jìn)行介紹 RF_CHANNEL 此宏定義了無(wú)線射頻通信時(shí)使用的信道，在多個(gè)小組同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是建議每組選擇不同時(shí)信道。但同一組實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)需要保證在同一信道，才能正確通信。

PAN_ID 個(gè)域網(wǎng) ID 標(biāo)示，用來表示不同在網(wǎng)絡(luò)，在同一實(shí)驗(yàn)中，接收和發(fā)送節(jié)點(diǎn)需要配置為相同的值，否則兩個(gè)節(jié)點(diǎn)將不能正常通信。SEND_ADDR 發(fā)送節(jié)點(diǎn)的地址 RECV_ADDR 接收節(jié)點(diǎn)的地址

NODE_TYPE 節(jié)點(diǎn)類型：0 接收節(jié)點(diǎn)，1：發(fā)送節(jié)點(diǎn)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)一個(gè)節(jié)點(diǎn)定義為發(fā)送節(jié)點(diǎn)用來發(fā)送數(shù)據(jù)，一個(gè)定義為接收節(jié)點(diǎn)用來接收數(shù)據(jù)。

3.修改 NODE_TYPE 的值為 0，并編譯下載到節(jié)點(diǎn)板。此節(jié)以下稱為接收節(jié)點(diǎn)。

4.修改 NODE_TYPE 的值為 1，并編譯下載到另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)板。此節(jié)點(diǎn)板以下稱為發(fā)送節(jié)點(diǎn)。

5．將接收節(jié)點(diǎn)的串口與 pc 的串口相連，并在 pc 端打開串口調(diào)試助手，配置波特率為 115200。

6.先將接收節(jié)點(diǎn)上電，然后將發(fā)送節(jié)點(diǎn)上電。7.從串口調(diào)試助手觀察接收節(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)。

8．修改發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)容，然后編譯并下載程序到發(fā)送節(jié)點(diǎn)，然后從串口調(diào)試助手觀察收到的數(shù)據(jù)。9.修改接收節(jié)點(diǎn)的地址，然后重新編譯并下載程序到接收節(jié)點(diǎn)，然后從發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)觀察接收節(jié)點(diǎn)能否正確接收數(shù)據(jù)。6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論

發(fā)送節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去后，接收節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)，并通過串口調(diào)試助手打印輸出。發(fā)送數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度為 125（加上發(fā)送的據(jù)長(zhǎng)度和校驗(yàn)，實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 128 字節(jié)）。7 實(shí)驗(yàn)心得

這次實(shí)驗(yàn)在原來的短距離無(wú)線通信中有所涉獵，所以應(yīng)該這個(gè)對(duì)于我們來說還是很簡(jiǎn)單的，所以很快就做完實(shí)驗(yàn)了，就和幾個(gè)同學(xué)好好研究了一下它的原理和一些它的展望，感覺這個(gè)學(xué)科以后有很大的發(fā)展前途，作為一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)生，對(duì)無(wú)線射頻技術(shù)應(yīng)該得很了解，指望它吃飯呢。這次實(shí)驗(yàn)也很簡(jiǎn)單，但是還是可以解除它的最底層的東西可以更加激發(fā)我們的興趣。第三章 ZStack組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

多點(diǎn)自組織組網(wǎng)實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

理解 zigbee 協(xié)議及相關(guān)知識(shí)。

在 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板上實(shí)現(xiàn)自組織的組網(wǎng)。在 ZStack 協(xié)議棧中實(shí)現(xiàn)單播通信。2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

先啟動(dòng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上電后進(jìn)行組網(wǎng)操作，再啟動(dòng)路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)，路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)上電后進(jìn)行入網(wǎng)操作，成功入網(wǎng)后周期的將自己的短地址，父節(jié)點(diǎn)的短地址，自己的節(jié)點(diǎn) ID 封裝成數(shù)據(jù)包發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包后通過串口傳給 PC，從 PC 上的串口監(jiān)控程序查看組網(wǎng)情況。發(fā)送數(shù)據(jù)格式為(16 進(jìn)制): FF 源節(jié)點(diǎn)(16bit)父節(jié)點(diǎn)(16bit)節(jié)點(diǎn)編號(hào) ID(8bit)例如 FF 4B 00 00 00 01，表示 01 號(hào)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址為 004B，發(fā)送數(shù)據(jù)到父節(jié)點(diǎn)，其網(wǎng)絡(luò)地址為 00 00(協(xié)調(diào)器)。3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具

硬件：DZ2530 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板、USB 接口的仿真器，PC 機(jī) Pentium100 以上。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) WinXP、IAR 集成開發(fā)環(huán)境、ZTOOL 程序。4 實(shí)驗(yàn)原理

程序執(zhí)行的流程圖如圖 5-4 所示，在進(jìn)行一系列的初始化操作后程序就進(jìn)入事件輪詢狀態(tài)。

對(duì)于終端節(jié)點(diǎn)，若沒有事件發(fā)生且定義了編譯選項(xiàng) POWER_SAVING，則節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)。

協(xié)調(diào)器是 Zigbee 三種設(shè)備中最重要的一種。它負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立，包括信道選擇，確定唯一的PAN 地址并把信息向網(wǎng)絡(luò)中廣播，為加入網(wǎng)絡(luò)的路由器和終端設(shè)備分配地址，維護(hù)路由表等。Z-Stack 中打開編譯選項(xiàng) ZDO_COORDINATOR，也就是在 IAR 開發(fā)環(huán)境中選擇協(xié)調(diào)器，然后編譯出的文件就能啟動(dòng)協(xié)調(diào)器。具體工作流程是：操作系統(tǒng)初始化函數(shù) osal_start_system 調(diào)用ZDAppInit 初 始 化 函 數(shù)，ZDAppInit 調(diào) 用 ZDOInitDevice 函 數(shù)，ZDOInitDevice 調(diào) 用

ZDApp_NetworkInit 函數(shù)，在此函數(shù)中設(shè)置 ZDO_NETWORK_INIT 事件，在 ZDApp_event_loop 任務(wù)中對(duì)其進(jìn)行處理。由 第 一 步 先 調(diào) 用 ZDO_StartDevice 啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，再調(diào)用NLME_NetworkFormationRequest 函數(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，這一部分涉及網(wǎng)絡(luò)層細(xì)節(jié)，無(wú)法看到源代 碼，在庫(kù)中處理。ZDO_NetworkFormationConfirmCB 和 nwk_Status 函數(shù)有申請(qǐng)結(jié)果的處理。如果成功則 ZDO_NetworkFormationConfirmCB 先執(zhí)行，不成功則 nwk_Status 先執(zhí)行。接著，在ZDO_NetworkFormationConfirmCB 函數(shù)中會(huì)設(shè)置 ZDO_NETWORK_START 事件。由于第三步，ZDApp_event_loop 任務(wù)中會(huì)處理 ZDO_NETWORK_START 事件，調(diào)用 ZDApp_NetworkStartEvt 函數(shù)，此函數(shù)會(huì)返回申請(qǐng)的結(jié)果。如果不成功能量閾值會(huì)按ENERGY_SCAN_INCREMENT 增加，并將App_event_loop 任務(wù)中的事件 ID 置為 ZDO_NETWORK_INIT 然后跳回第二步執(zhí)行；如果成功則設(shè)置 ZDO_STATE_CHANGE_EVT 事件讓 ZDApp_event_loop 任務(wù)處理。對(duì) 于 終 端 或 路 由 節(jié) 點(diǎn)，調(diào) 用 ZDO_StartDevice 后 將 調(diào) 用 函 數(shù) NLME_NetworkDiscoveryRequest 進(jìn)行信道掃描啟動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的過程，這一部分涉及網(wǎng)絡(luò)層 細(xì)節(jié)，無(wú)法看到源代碼，在庫(kù)中處理，NLME_NetworkDiscoveryRequest函數(shù)執(zhí)行的結(jié)果將會(huì)返回到函數(shù)ZDO_NetworkDiscoveryConfirmCB 中，該 函 數(shù) 將 會(huì) 返 回 選 擇 的 網(wǎng) 絡(luò)，并 設(shè) 置 事 件ZDO_NWK_DISC_CNF，在 ZDApp_ProcessOSALMsg 中對(duì)該事件進(jìn)行處理，調(diào)用 NLME_JoinRequest加入指定的網(wǎng)絡(luò)，若加入失敗，則重新初始化網(wǎng)絡(luò)，若加入成功則調(diào)用 ZDApp_ProcessNetworkJoin函數(shù)設(shè)置 ZDO_STATE_CHANGE_EVT，在對(duì)該事件的處理過程 中將調(diào)用ZDO_UpdateNwkStatus函數(shù)，此函數(shù)會(huì)向用戶自定義任務(wù)發(fā)送事件 ZDO_STATE_CHANGE。本實(shí)驗(yàn)在 Zstack 的事例代碼 simpleApp 修改而來。首先介紹任務(wù)初始化的概念，由于自定義任務(wù)需要確定對(duì)應(yīng)的端點(diǎn)和簇等信息，并且將這些信息在 AF 層中注冊(cè)，所以每個(gè)任務(wù)都要初始化然后才會(huì)進(jìn)入 OSAL 系統(tǒng)循環(huán)。在 Z-Stack 流程圖中，上層的初始 化集中在 OSAL 初始化（osal_init_system）函數(shù)中。包括了存儲(chǔ)空間、定時(shí)器、電源管理和 各任務(wù)初始化。其中用戶任務(wù)初始化的流程如下：

用戶任務(wù)初始化流程圖

任務(wù) ID（taskID）的分配是 OSAL 要求的，為后續(xù)調(diào)用事件函數(shù)、定時(shí)器函數(shù)提供了參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)在啟動(dòng)的時(shí)候需要指定，之后才能觸發(fā) ZDO_STATE_CHANGE 事件，確定設(shè)備的類型。目的地址分配包括尋址方式，端點(diǎn)號(hào)和地址的指定，本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的發(fā)送使用單播方式。之后設(shè)置應(yīng) 用 對(duì) 象 的 屬 性，這 是 非 常 關(guān) 鍵 的。由 于 涉 及 很 多 參 數(shù)，Z-Stack 專 門 設(shè) 計(jì) SimpleDescriptionFormat_t 這一結(jié)構(gòu)來方便設(shè)置，其中的成員如下： EndPoint，該節(jié)點(diǎn)應(yīng)用的端點(diǎn)，值在 1-240 之間，用來接收數(shù)據(jù)。AppProfId，該域是確定這個(gè)端點(diǎn)支持的應(yīng)用 profile 標(biāo)識(shí)符，從 Zigbee 聯(lián)盟獲取具體的 標(biāo)識(shí)符。AppNumInClusters，指示這個(gè)端點(diǎn)所支持的輸入簇的數(shù)目。pAppInClusterList，指向輸入簇標(biāo)識(shí)符列表的指針。AppNumOutClusters，指示這個(gè)端點(diǎn)所支持的輸出簇的數(shù)目。pAppOutClusterList，指向輸出簇標(biāo)識(shí)符列表的指針。

本實(shí)驗(yàn) profile 標(biāo)識(shí)符采用默認(rèn)設(shè)置，輸入輸出簇設(shè)置為相同 MY_PROFILE_ID，設(shè) 置完成后，調(diào)用 afRegister 函數(shù)將應(yīng)用信息在 AF 層中注冊(cè)，使設(shè)備知曉該應(yīng)用的存在，初 始化完畢。一旦初始化完成，在進(jìn)入 OSAL 輪詢后 zb_HandleOsalEvent 一有事件被觸發(fā)，就會(huì)得到及時(shí)的處理。事件號(hào)是一個(gè)以宏定義描述的數(shù)字。系統(tǒng)事件（SYS_EVENT_MSG）是強(qiáng)制的，其中包括了幾個(gè)子事件的處理。ZDO_CB_MSG 事件是處理 ZDO 的響應(yīng)，KEY_CHANGE 事件 處理按鍵（針對(duì) TI 官方的開發(fā)板），AF_DATA_CONFIRM_CMD 則是作為發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包 后的確認(rèn)，AF_INCOMING_MSG_CMD是接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)產(chǎn)生的事件，協(xié)調(diào)器在收到 該事件后調(diào)用函數(shù) p2p_test_MessageMSGCB，將接收到的數(shù)據(jù)通過 HalUARTWrite 向串口 打印輸出。ZDO_STATE_CHANGE 和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的改變相關(guān)在此事件中若為終端或路由節(jié)點(diǎn) 則發(fā)送用戶自定義的數(shù)據(jù)幀：FF 源節(jié)點(diǎn)短地址(16bit，調(diào)用 NLME_GetShortAddr()獲得)、父節(jié)點(diǎn)短地址(16bit，調(diào)用 NLME_GetCoordShortAddr())、節(jié)點(diǎn)編號(hào) ID(8bit，為長(zhǎng)地址的最低字節(jié)，調(diào)用 NLME_GetExtAddr()獲得，在啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)前應(yīng)先用 RFProgrammer 將非 0XFFFFFFFFFFFFFFFF 的長(zhǎng)地址寫到 CC2530 芯片存放長(zhǎng)地址的寄存器中)，協(xié)調(diào)器不做任何處理，只是等待數(shù)據(jù)的到來。終端和路由節(jié)點(diǎn)在用戶自定義的事件 MY_REPORT_EVT中 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 并 啟 動(dòng) 定 時(shí) 器 來 觸 發(fā) 下 一 次 的 MY_REPORT_EVT 事件，實(shí)現(xiàn)周期性的發(fā)送數(shù)據(jù)（發(fā)送數(shù)據(jù)的周期由宏定義 REPORT_DELAY 確定）。5 實(shí)驗(yàn)步驟

1.打開工程文件夾協(xié)議棧實(shí)驗(yàn)2.多點(diǎn)自組網(wǎng)ProjectszstackSamplesSimpleAppCC2530DB下的工程文件 SimpleApp.eww。2.選擇工程

編譯，生成協(xié)調(diào)器代碼，并下載到 ZX2530A 開發(fā)板。此節(jié)點(diǎn)為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。3.選擇工程

編譯，生成終端節(jié)點(diǎn)代碼，并下載到 ZX2530 開發(fā)板。此節(jié)點(diǎn)為終端節(jié)點(diǎn)。4.選擇工程

編譯，生成路由器節(jié)點(diǎn)代碼，并下載到 ZX2530 開發(fā)板，此節(jié)點(diǎn)為路由器節(jié)點(diǎn)。5.用串口線將協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與 pc 連接起來，在 pc 端打開 ZTOOL 程序。(ZTOOL 程序在 zstack 安裝后自動(dòng)安裝)6.開啟 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板電源。7.在 ZTOOL 程序中觀察組網(wǎng)結(jié)果。6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論

由接收數(shù)據(jù)的 DebugString 可以看出圖中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)加入了網(wǎng)了，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 DEVID 是21，網(wǎng)絡(luò)地址：4f07，父節(jié)點(diǎn)地址是 0 即協(xié)調(diào)器。另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 DEVID 是 11，網(wǎng)絡(luò)地址：A6F7，父節(jié)點(diǎn)地址是 4f07 即上一節(jié)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中可以試著改變不同節(jié)點(diǎn)的位置，然后通過 ZTOOL 看看組網(wǎng)結(jié)果有什么不同。7 實(shí)驗(yàn)心得

這次實(shí)驗(yàn)感覺比原來的更有趣，可以在手機(jī)上看到無(wú)線連接的組網(wǎng)，所以和同學(xué)們很有興趣，雖然只有幾個(gè)分支，但是幾個(gè)的通信還是可以清晰可見的。同時(shí)也讓我們看到了大型android手機(jī)的模樣，以前都是看成品，這次看的是半成品，感覺很有意思。在組網(wǎng)的過程中，遇到了一些問題，剛開始不知道如何解決，就問同學(xué)和老師，有的是線的問題，由于實(shí)驗(yàn)器材本身的問題，導(dǎo)致一些松動(dòng)之類的，但最后實(shí)驗(yàn)總算是順利的完成了。在這感謝幫助我的同學(xué)和老師。第四章 傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)

Zigbee 節(jié)點(diǎn)控制程序設(shè)計(jì) 1.1 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)工程

SimpleCoordinator 即協(xié)調(diào)器工程，如下圖

協(xié)調(diào)器的應(yīng)用功能代碼實(shí)現(xiàn)文件是 SimpleCoordinator.c 在工程文件夾 App 目錄下具體實(shí)現(xiàn)可參考源碼。按下鍵盤上的 F7 即個(gè)編譯協(xié)調(diào)器工程，編譯好之后可將代碼下載到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)板。1.2 人體紅外傳感器節(jié)點(diǎn)工程

SimpleInfrared 即人體紅外傳感器工程，如下圖

人體紅外傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用控制代碼可參考工程目錄 App 下 SimpleInfrared.c 1.3 超聲波距離傳感器節(jié)點(diǎn)工程 SimpleDistanceSensor 即超聲波距離傳感器工程，如下圖

超聲波距離傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)代碼可參考工程目錄 App 下

SimpleDistanceSensor.c。超聲波測(cè)距驅(qū)動(dòng)代碼請(qǐng)參考 ys-srf05.c 文件。

1.4 濕度傳感器節(jié)點(diǎn)工程

SimpleHumiditySensor 即濕度傳感器節(jié)點(diǎn)工程，如下圖

濕度傳感器應(yīng)用控制代碼可參考工程目錄 App 下SimpleHumiditySensor.c 文件，其濕度的測(cè)量驅(qū)動(dòng)可參考溫濕度傳感器驅(qū)動(dòng) dht11.c 文件

平臺(tái)控制操作 2.1 啟動(dòng)程序

1）安裝好程序后，打開 android 應(yīng)用程序面板，找到圖標(biāo) 點(diǎn)擊進(jìn)入程序。

2）直接點(diǎn)擊登錄按鈕，進(jìn)入到系統(tǒng)主界面。第一次進(jìn)入是系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)連接到 zigbee 網(wǎng)關(guān)然后去搜索 zigbee 網(wǎng)絡(luò)，默認(rèn)的 zigbee 網(wǎng)關(guān)地址為本機(jī) IP 地址，即 127.0.0.1。

3）如果你的 zigbee 網(wǎng)關(guān)地址不是本機(jī)，則需要修改默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址。通過按下系統(tǒng)‘菜單’按鍵，會(huì)出現(xiàn)如下菜單，選擇‘設(shè)置’菜單，可以設(shè)置默認(rèn)的 zigbee 網(wǎng)關(guān)。如下圖：

4）設(shè)置好網(wǎng)關(guān)后，下次啟動(dòng)程序就不用再次設(shè)置了。2.2 搜索網(wǎng)絡(luò)

如果 zigbee 網(wǎng)關(guān)設(shè)置好，通過菜單選擇‘搜索網(wǎng)絡(luò)’就可以搜索 zigbee 網(wǎng)絡(luò)了，正常情況下至少會(huì)有一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，如果程序提示搜索不到網(wǎng)絡(luò)，請(qǐng)檢查你的網(wǎng)絡(luò)連接和協(xié)調(diào)器是否正確連接。如果 zigbee 網(wǎng)絡(luò)上還有其它節(jié)點(diǎn)，可以在網(wǎng)絡(luò) TOP 圖上一起顯示出來。如下，是一個(gè)zigbee 網(wǎng)絡(luò) TOP 圖：

圖中共有 7 個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中最上面那個(gè)是協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，其它為傳感器節(jié)點(diǎn)，其中地址為 58229的燈光設(shè)備帶有路由功能，屬路由器節(jié)點(diǎn)，它下面有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別為人體傳感器和溫度傳感器。2.3 傳感器節(jié)點(diǎn)操作

通過搜索到的 zigbee 網(wǎng)絡(luò) TOP 圖，可以了解整個(gè) zigbee 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)分布情況。通過點(diǎn)擊屏幕上相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的圖標(biāo)可以進(jìn)入相關(guān)節(jié)點(diǎn)的控制和監(jiān)控操作。

下圖為溫度傳感器的監(jiān)控界面：

其它界面讀者可以自行實(shí)驗(yàn)，并且去了解。

實(shí)驗(yàn)心得

四次實(shí)驗(yàn)完成了，雖然不能說自己學(xué)到了很多吧，至少對(duì)這里面的一些操作有了一定的了解，本科生本來就是為了讓我們擴(kuò)充視角，知道更多的東西。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)真的感覺很神奇，也很有發(fā)展前景，這些高尖端的技術(shù)，現(xiàn)在存在一些瓶頸，如果能夠突破，對(duì)物聯(lián)天下這個(gè)目標(biāo)將前進(jìn)了一大步，如果能夠把傳感器節(jié)點(diǎn)造的更節(jié)能，更低廉，更小巧，將會(huì)實(shí)現(xiàn)全球各個(gè)地方的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，就可以得到更多的信息，為以后生產(chǎn)生活帶來巨大的改變。在收集的數(shù)據(jù)肯定是海量的，將需要其他學(xué)科的支撐，一起結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)真的物物相聯(lián)。

第四篇：無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告

姓名：胡韶輝 胡衎

2017

學(xué)號(hào)：139074377 139074376 班級(jí)：物131班 指導(dǎo)教師：衛(wèi)琳娜

年1月1日

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)

一、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

此實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察結(jié)果是否與預(yù)期相符

2．實(shí)驗(yàn)步驟

用IAR8.1打開路徑：C:UsersxsDesktop無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)無(wú)線傳感網(wǎng)實(shí)驗(yàn)資料201604感知RF2-2530WSNV1.2代碼和例子程序Light_SwitchIDELight_Switchsrf05_cc2530IarLight_Switch.eww分別編譯并下載至兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上，打開節(jié)點(diǎn)，左右鍵選擇/,選擇完成后按中間鍵確認(rèn)，觀察LED燈顯示情況。3.實(shí)驗(yàn)代碼及分析

/* 功 能：查找字符在索引中的哪一個(gè)位置 */ /**************************************************************************************************/ static u16 lookforChar(u8 ch){ uint16 i;for(i = 0;i < FONTLISTCOUNT;i ++){

if(fontList[i] == ch)

return i;} return i;}

//查中文

static u16 lookforChar16(u16 ch){ uint16 i,j;u16 temp16;for(i = 0;i < fontChar16ListCount;i ++){

j = i*2;

temp16 = fontChar16List[j + 1];

temp16 <<= 8;

temp16 |= fontChar16List[j];

if(temp16 == ch)

return i;} return i;}

/**************************************************************************************************/ /* 功 能：在指定位置輸出8*8 */ /**************************************************************************************************/ static void LcdPutChar8(u8 x,u8 y,u8 ch){ LcdBuf[y][x] = ch;} /**************************************************************************************************/ /* 功 能：在指定位置輸出16*16 */ /**************************************************************************************************/

/*static void LcdPutChar16(u8 x,u8 y,u16 ch){ LcdBuf[y][x] =(u8)ch;

//低前高后

LcdBuf[y+1][x] =(u8)(ch>>8);}

void LcdPutString8(u8 x,u8 y,u8 *ptr u8 len,u8 op){

u8 i,*tptr = ptr,xx = x,yy = y;u16 m;if(x > 95)

return;if(y > 1)

return;for(i = 0;i < len;i ++){

m = lookforChar(*tptr ++);

if(m!= FONTLISTCOUNT)

{

m = m * 8;

}

else

return;

xx += 8;

if(xx > 88)

return;} } */

void LcdClearRam(void){ u8 i;for(i = 0;i < 96;i ++){

LcdBuf[0][i] = 0;} for(i = 0;i < 96;i ++){

LcdBuf[1][i] = 0;} } void LcdClearScrean(void){ LcdClearRam();PutPic((void *)LcdBuf);}

void LcdPutString16_8(u8 x,u8 y,u8 *ptr,u8 len,u8 op){ u8 i,j,*tptr = ptr,xx = x,yy = y;u16 m;if(xx > 95)

return;if(yy)

return;

for(i = 0;i < len;i ++){

m = lookforChar(*tptr ++);

if(m!= FONTLISTCOUNT)

{

m = m * 16;

for(j = 0;j < 8;j ++)

{

if(op)

{

LcdPutChar8((xx + j),yy,font[m+j]);

LcdPutChar8((xx + j),yy+1,font[m+j+8]);

}

else

{

LcdPutChar8((xx + j),yy,~font[m+j]);

LcdPutChar8((xx + j),yy+1,~font[m+j+8]);

}

}

}

else

break;

xx += 8;

if(xx > 96)

return;} PutPic((void *)LcdBuf);} //顯示16*16字符

void LcdPutString16_16(u8 x,u8 y,u8 *ptr,u8 len,u8 op){ u8 i,j,*tptr = ptr,xx = x,yy = y;u16 m;if(xx > 95)

return;if(yy)

return;

for(i = 0;i < len;i ++){

m = lookforChar(*tptr ++);

if(m!= FONTLISTCOUNT)

{

m = m * 32;

for(j = 0;j < 16;j ++)

{

if(op)

{

LcdPutChar8((xx + j),yy,font[m+j]);

LcdPutChar8((xx + j),yy+1,font[m+j+16]);

}

else

{

LcdPutChar8((xx + j),yy,~font[m+j]);

LcdPutChar8((xx + j),yy+1,~font[m+j+16]);

}

}

}

else

break;

xx += 16;

if(xx > 80)

return;} PutPic((void *)LcdBuf);}

static void LcdPrint8(u8 x,u8 y,u8 vl,u8 op){ u8 j;u16 m;m = lookforChar(vl);if(m!= FONTLISTCOUNT){

m = m * 16;

for(j = 0;j < 8;j ++)

{

if(op)

{

LcdPutChar8((x + j),y,font[m+j]);

LcdPutChar8((x + j),y+1,font[m+j+8]);

}

else

{

LcdPutChar8((x + j),y,~font[m+j]);

LcdPutChar8((x + j),y+1,~font[m+j+8]);

}

} } } static void LcdPrint16(u8 x, u8 y, u16 val, u8 op){ u8 j;u16 m;m = lookforChar16(val);if(m!= fontChar16ListCount)

{

m = m * 32;

for(j = 0;j < 16;j ++)

{

if(op)

{

LcdPutChar8((x + j),y,fontChar16[m+j]);

LcdPutChar8((x + j),y+1,fontChar16[m+j+16]);

}

else

{

LcdPutChar8((x + j),y,~fontChar16[m+j]);

LcdPutChar8((x + j),y+1,~fontChar16[m+j+16]);

}

}

} }

void LcdPutDispBuf(u8 x,u8 y,OledCodeDataType *ptr,u8 op){ u8 tcount = x;OledCodeDataType *tptr = ptr;u16 temp16;if(x > 88)

return;if(y > 1)

return;while((*tptr!= '