基于ZigBee与WiFi的WSN网关设计与实现

摘要

随着物联网技术的发展，基于ZigBee技术的应用越来越广泛。在城市建设中，为了保证电力、通信、污雨水、天然气等公共设施的维护的需要，在道路上设置了大量的窨井，这就带来诸如井盖丢失、移动等安全问题。本课题以ZigBee的井盖防盗系统为背景，设计了基于WSN的ZigBee与WiFi转换WSN网关，实现了井盖位置采集信息由ZigBee向WiFi的传送。该网关在利用城市越来越多的WiFi热点提高数据传输效率，扩大覆盖范围等方面有很大的意义。
　　本设计以CC2530和WiFi232模块为核心，通过串口连接构建了一个ZigBee转WiFi的网关。系统采用点对点的方式对ZigBee节点进行组网，其中ZigBee终端节点的16位短地址和RSSI值发送给协调器，协调器以ZigBee方式完成组网和转发数据的工作。ZigBee协调器通过串口将接收数据发送给WiFi232模块，通过WiFi信号发送给WiFi路由器或公共WiFi热点入网。论文详细的讨论了利用IAR软件和协议栈控制ZigBee协调器发送终端节点的地址和RSSI值方法，以及WiFi模块的组网方式和配置方法。
　　该系统基本实现了移动设备通过WiFi路由器对网关进行访问，实时的接收查看ZigBee网络发送的数据，为通过定位算法进一步实现对井盖位置监测定位提供了保证。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究目标

第二章 相关技术与知识概述

2．1 WSN无线传感网络介绍

2．2 ZigBee无线传感网络技术

2．2．1 ZigBee技术介绍

2．2．2 ZigBee无线传感网络协议栈介绍

2．2．3 基于ZigBee技术的CC2530介绍

2．3 WiFi技术概述

2．3．1 WiFi技术介绍

2．3．2 IEEE802．11协议结构

2．3．3 WiFi网络结构及其拓扑

2．3．4 基于WiFi技术的WiFi232介绍

第三章 网关总体设计

3．1 系统总体框架

3．2 系统功能分析

3．3 ZigBee模块设计

3．3．1 开发环境的搭建

3．3．2 基于Z-Stack协议栈的CC2530开发

3．4 WiFi模块工作模式及功能

3．4．1 WiFi模块的透明传输模式

3．4．2 WiFi模块的协议传输模式

3．4．3 配置模式

3．4．4 多TCP链路连接功能

3．4．5 TCPB功能

3．4．6 GPIO功能

3．4．7 心跳信号

3．5 WiFi模块的组网原理

3．5．1 基于AP的无线网络

3．5．2 基于自组网的无线网络

3．5．3 AP+STA方式的无线网络

3．6 WiFi模块的自动选频

3．6．1 UART自由组帧模式

3．6．2 UART自动成帧模式

3．7 安全机制

3．8 WiFi模块的配置

3．8．1 网页配置

3．8．2 软件配置

3．8．3 AT+指令配置

第四章 网关实现

4．1 网关硬件连接

4．2 系统测试

4．3 网关存在的干扰问题及解决方法

第五章 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文