基于无线传感器网络的车流量检测系统设计

2.3 串口模块

　　串口通信模块主要针对数据的接收基站，将终端检测节点通过路由设备上传来的数据，传输到 PC 机，在 PC 端进行处理。因此，必须在协调器上设计串口通信模块。本文所采用串口独立设计的方法，可以使协调器与路由节点共用同一种硬件节点，也就是不把串口电路集成到协调器节点上面，而是利用编程接口把串口通信模块与 ZigBee 节点相连。这样做的好处有两点，一是可以在批量生产时，可以不把这三种设备区分开来，只需要生产一种硬件电路即可;二是可以方便地对每个节点进行调试，看在做板时候是否达到性能上的要求，筛选出不合格品。串口通信模块的电路原理图如图4所示。

3 系统软件设计

3.1 ZigBee协议简介

　　ZigBee协议层从下到上分别为物理层(PHY)、介质访问控制层(MAC)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中PHY层和MAC层标准由IEEE802.15.4标准定义，NWK层和APL层由ZigBee标准定义。每一层为它的上层提供一套特定的服务，每一个服务实体通过一个服务访问点(SAP)为上层提供服务。ZigBee协议栈的顶层由应用框架、ZigBee设备对象(ZDO)和应用支持(APS)子层组成。软件设计部分基于TI公司的Z-Stack协议栈，结合IAR Workbech进行软件开发。

3.2 软件部分设计

　　本文中为了使节点的设计具有通用性和便于开发的特点，采用了 TI 公司开发的Z-stack协议栈，这个协议栈最明显的特点是兼容性非常好，完全支持 IEEE 802.15.4 的片上系统解决方案，另外它还支持丰富的新特性，比如无线下载，通过 ZigBee网络，可以将程序以无线的方式下载到节点去。

　　TI 公司的 Z-stack 协议栈是基于 IAR 开发环境的，IAR Embedded Workbench功能非常强大，不仅可以提供编译下载等常用开发功能，同时也能结合下载器对程序进行单步跟踪调试，这种单步调试在编程时非常有用，对于快速发现问题有很好的效果。在 IAR 环境下打开工程文件 SampleApp.eww，就可以看到从 HAL到 APP 层的文件夹树状结构，Z-stack 协议栈采用 OSAL 片上操作系统，事件轮循机制，下载好相应的程序，系统进行初始化，然后进入低功耗模式，监听事件的发生，当有事件发生，系统自动唤醒，进入中断处理事件当中，处理完后退回到原处继续监听;若同时有几个事件发生，系统会首先判断他们的优先级，逐一处理，利用中断模式可以在一定程度上降低系统功耗。整个 Z-stack 协议栈的工作流程一般为系统启动，驱动初始化，OSAL 初始化，然后进入任务轮循阶段开始处理事件，其中最重要的部分是在 SampleApp_Init()函数上进行的各类初始化工作。软件流程如图5所示。

3.3 结果分析

　　为了验证分析系统的准确性，要在某一时段检测正确来衡量，应从多个节点同时运行一个比较长的时间来检验其性能。因此，在前面搭接平台的基础上，检验4个传感器节点上每通过30辆车的准确性。记录结果如表1所示。

　　从表1可以看到，基于该无线传感器网络的车辆检测系统具有较高的准确率，平均在 98%以上，良好的高精确度使得车辆检测系统拥有很好市场应用前景，在未来智能交通发展的具有一席之地。

参考文献：

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　　[2]刘晓林,彭达峰. 线圈与视频车辆检测器在道路检测中的应用比较[J]. 广东自动化与信息工程, 2004.4:55-56

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　　[4]赵明,徐科军,倪伟,等.一种无线传感器网络节点设计和通信协议研究[J].仪器仪表学报,2005.8(26):630-632