[发明专利]一种用于大规模组网的ZigBee智能网关及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种用于大规模组网的ZigBee智能网关及其实现方法。

背景技术

随着通信技术的发展，短距离无线通信技术在人们生活中扮演着越来越重要的角色。ZigBee技术凭借其低成本、低功耗、组网方便等诸多优势在激烈的无线通信技术竞争中逐渐脱颖而出。特别值得一提的是ZigBee技术具备强大的网络功能。它支持目前三种主要的自组织无线网络类型，且具有很强的网络健壮性和系统可靠性，使得ZigBee网络更加灵活、高效、可靠。这种低速率无线通信技术的应用更贴近工业生产与人们的日常生活，可以很好的应用于家庭自动化、工业控制、建筑自动化、医疗护理等。

ZigBee协议基于802.15.4标准，该标准是IEEE用于低速无线个人域网(LR-WPAN)的物理层和媒体接入控制层规范，多用于小范围内的布网，ZigBee网络通常也被称为“个人区域网络”(Personal Area Network，简称PAN)。在ZigBee联盟制定的ZigBee协议栈标准中，有路由信息最多15跳的限制，这样就限制了ZigBee网络在大规模范围内的布网和应用。但在有些实际应用场合，如城市路灯控制、林区环境监测、水库水文监控等，需要利用ZigBee技术低功耗、通信可靠、容量大的优点大范围部署ZigBee节点。ZigBee协议网络路由跳数的限制大大制约了ZigBee技术在上述领域内的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种用于大规模组网的ZigBee智能网关及其实现方法，本发明克服了ZigBee协议栈只能小范围内组网的问题，可使ZigBee技术应用于大范围内的无线网络解决方案，如城市路灯管理、林区环境监测、湖区水文监测等。

本发明中的ZigBee智能网关包括微处理器模块、第一无线ZigBee通信模块、第二无线ZigBee通信模块、电源模块、闪存模块。

第一无线ZigBee通信模块与微处理器模块的一个SPI口信号连接，第二无线ZigBee通信模块与微处理器模块的另一个SPI口信号连接，闪存模块与微处理器模块的FSMC口信号连接；电源模块为微处理器模块、第一无线ZigBee通信模块、第二无线ZigBee通信模块和闪存模块供电。

所述的微处理器模块采用基于ARM内核Cortex-M3的微控制器STM32F103CBT6，用于控制无线ZigBee通信模块和闪存模块。

所述的第一无线ZigBee通信模块和第二无线ZigBee通信模块采用ST公司的SN260模块。

所述的电源模块提供5V直流的稳定电压。

所述的闪存模块采用三星NAND FLASH芯片K9WAG08U1A。

本发明中的ZigBee智能网关实现方法为：ZigBee智能网关通过第一无线ZigBee通信模块和第二无线ZigBee通信模块连接两个相邻的ZigBee网络，在网关内部对经过该智能网关的数据信息流和命令信息流进行处理，由此决定信息流的流向，进行转发或下达。

所述的数据信息流处理方法为：智能网关的ZigBee协调器收到本子网络节点发来的数据信息，智能网关经过设定的时延，通过本智能网关的ZigBee路由器将该数据信息发送到相邻智能网关的ZigBee协调器。相邻的智能网关重复上述步骤，通过依次传递实现了数据信息在不同PAN之间的传播，最后到达目的网络集线器出口。

所述的命令信息流处理方法为：当前智能网关的ZigBee路由器收到相邻智能网关ZigBee协调器发来的命令信息，当前智能网关判断命令信息是否属于本子网络；如果命令信息是发给所属本子网络，那么当前智能网关负责将命令下达到指定节点；如果命令信息不是发给所属本子网络，则当前智能网关将命令信息转发给另一相邻智能网关。重复上述步骤，智能网关通过依次传递将命令信息最后传递给相应的节点。

所述的ZigBee协调器由第一无线ZigBee通信模块设置而成。

所述的ZigBee路由器由第二无线ZigBee通信模块设置而成。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：本发明中的智能网关实现了多个不同网络的ZigBee子网的信息传递过程，使网络层上不同的ZigBee子网通过网关桥接而组成一个逻辑上的大规模网络，从而克服了单个ZigBee网络覆盖范围小的问题。

附图说明

图1是本发明中的网关硬件结构示意图；

图2是本发明的ZigBee智能网关的数据流程和命令流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。