[发明专利]基于回调机制的WI-FI-ZigBee北向接口实现方法

说明书

本发明为基于回调机制的WI‑FI‑ZigBee北向接口实现方法，属于城市轨道交通领域。在空间受限和存在危险的施工环境，无线通信技术由于可克服连接点不可达和布线困难的问题而受到推崇。但当前的监控管理主机普遍不支持ZigBee协议。为此，基于当前计算机普遍支持WI‑FI协议的事实，本发明提出了一个基于WI‑FI的北向接口实现方法。首先，通过在主板上嵌入WI‑FI电路，使协调器(网关)成为支持WI‑FI协议的AP(Access Point)。其次，通过使用WI‑FI芯片的指令集进行配置，使协调器成为TCP(Transport Control Protocol)服务器。最后，通过修改协调器的软硬件，将协调器单片机的串口电路UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)和Wi‑Fi芯片的收发电路连接起来，利用协调器单片机的串口回调机制，建立基于事件的北线接口数据通信的同步和收发协议。

1.技术领域

本发明属于城市轨道交通领域，具体涉及基于ZigBee的地铁和地下管廊施工安全监控网络和运行监控程序的监控管理主机之间基于WI-FI(Wireless Fidelity)的北向接口。

2.背景技术

ZigBee无线传感器网络，广泛被用于各种受限或危险监控环境，如地铁和地下管廊的狭窄且存在大型施工机械(如盾构机)的施工空间，或者具有高温、高湿、高水、存在有毒气体(如一氧化碳、二氧化碳、泄露的天然气、酸性气体、碱性气体)的大型地下工程空间。ZigBee网络包括三类节点：

1)协调器(网关)

2)路由器

3)终端节点。

传感器网络使用Ad-Hoc协议进行组网，每一个网络节点即有中继或路由功能，又有采集功能。无线网络的传感器节点(主要为路由器和终端节点)的传感器采集到的信息一般需要先通过ZigBee无线链路汇聚到协调器，然后再由协调器通过本发明涉及的北向接口上传到运行监控系统的管理主机，并在那里进行数据的存储、抗噪、统计、分析、评估处理。监控管理主机向传感器发出的采集方式设置、检测启动、检测停止、节点休眠等命令也通过北向接口先发送给协调器，然后再由协调器通过ZigBee无线链路发送给相关的传感器节点，并在那里执行相应的操作。

北向接口的数据传输协议可以使用有线的通信协议和无线的通信协议。当前，协调器的单片机由于计算能力和供电能力限制只能向外提供有线的COM通信接口，虽然，当前的机房式主机，如服务器和台式机，都集成了COM口，而目前没有集成COM口的便携式主机，如超薄的笔记本和平板电脑，也可以通过安装USB-COM转换驱动而将USB口转换为COM口，但它们在使用中要受到诸多限制：如:

(1)COM通信或USB通信的通信距离有限，传输线缆短且长度固定；

(2)和其它传感器节点一样被部署于现场的协调器由于环境限制无法靠近；

(3)受施工机械或空间的制约布线困难。

协调器本身属于无线传输节点，带有ZigBee无线收发装置。但监控管理主机，无论是服务器、一般的PC(Person Computer)、笔记本、平板电脑、智能手机，主板都没有集成ZigBee收发模块，且当前Windows、Unix、Linux、MAC OS、Android、IOS等操作系统都不支持ZigBee通信协议。因此，要在它们之间实现基于ZigBee协议的通信，需要额外地开发监控管理主机专用ZigBee网卡。而当前，设计和开发ZigBee网卡还是业界难题，通过百度和Google搜索“ZigBee网卡”和“ZigBee NIC”,还没有搜索到任何结果。

3.发明内容