【project】基于ZigBee/ARM的无线环境监测网络（+源代码）
要求打通这样的一条通讯链路：传感器 ⇌ ZigBee网络 ⇌ ARM网关 ⇌ 服务器 ⇌ Internet网络 ⇌ 用户。存档并分享源代码。
文章目录
- 01-设计篇
- 传感器 ⇌ ZigBee网络
- ZigBee网络 ⇌ ARM网关
- ARM网关 ⇌ 服务器
- 服务器 ⇌ Internet网络⇌ 用户
- 02-硬件篇
- 03-软件篇
- ZigBee协议栈编程
- ARM-Linux编程
- Linux-socket编程
- 04-测试篇
- 网盘链接
01-设计篇
最后效果： Client打开应用程序（C/S模式），发送命令请求数据，Server服务多个Client，接到Client命令然后封装发送给ARM网关，ARM网关负责与ZigBee协调器串口通讯转发命令，ZigBee协调器根据命令进行广播/单播请求数据，ZigBee终端收到数据包后采集数据，原路返回直到给Client显示。
传感器 ⇌ ZigBee网络
使用ZigBee协议栈进行数据采集和传输，实际上是ZigBee终端（带传感器）与ZigBee协调器的通讯，终端负责传感器数据采集和数据包传输，协调器负责组网，连接多个终端，最后负责转发数据包（数据包可能是ARM网关的命令），不作任何数据处理。
ZigBee网络 ⇌ ARM网关
使用串口通讯，ARM网关与ZigBee协调器相连，从底层的ZigBee网络转换为Internet网络，ZigBee协调器负责上报数据和接收ARM网关下发的命令，ARM网关则负责接收数据和发出命令（命令来自服务器）
ARM网关 ⇌ 服务器
使用socket的TCP编程进行连接，ARM网关中运行Linux系统，配置网卡进行Internet联网，与特定IP的socket（服务器）进行连接，同时保持与ZigBee协调器的串口通讯。ARM网关负责接收服务器的命令和上报数据，服务器则负责接收数据和下发命令（命令来自用户）。
服务器 ⇌ Internet网络⇌ 用户
使用socket的TCP编程进行数据报的发送和接收，采用C/S传输模式，提供一个PC的终端客户程序，程序会主动与指定的服务器连接，并在PC界面下接收用户命令，经过封装后通过Internet网络发送给服务器。用户主要访问服务器的数据库以及请求实时数据，服务器主要作数据库储存和数据帧处理。
02-硬件篇
使用到的一些ZigBee节点和ARM以及一些驱动器
| 名称 | 用途 | 通讯接口 |
|---|---|---|
| ZigBee终端 | 传感器数据采集 | ZigBee协议栈 |
| ZigBee协调器 | 组网、转发数据 | ZigBee协议栈、串口 |
| ARM（nano） | 数据转换、转发数据 | socket、串口 |
| 各种驱动器（如继电器、电机等） | 实现远程开关 | 普通IO |
| 各种电器（小风扇、水泵等） | 被远程控制 | 普通IO |
上文并没有说应用，因为目的只是打通一条链路，至于后期的应用，可以是农业大棚、养殖户、小花园等等。
03-软件篇
分为3部分：ZigBee协议栈编程、ARM-Linux编程和Linux-socket编程
ZigBee协议栈编程
使用的ZigBee节点是CC2530这一款，协议栈版本是ZStack-CC2530-2.5.1a，开发基于Sample例程。
出厂商附带了很多传感器的使用例程，稍加修改就可以直接使用，最后对协议栈的串口、数据发送AF_DataRequest和数据处理SampleApp_MessageMSGCB进行详细编程即可，传感器数据在终端处就要进行数据格式封装处理，自定义的数据格式如下：
更多的ZigBee协议栈编程可以直接下载文末的源代码查看。
ARM-Linux编程
小白使用的是友善之臂的nano-PC，板载Linux系统，虽然文档不多，裸机编程比较困难，但是直接使用Linux编程就可以了
对于ARM的操作，主要是操作串口通讯、管理员输入操作和服务器请求，这3个IO的并发操作使用Linux的文件集进行，等待文件集中描述符的变动，以响应某个动作，以下是文件集的相关操作：
void FD_Init(void)
{
/*将文件描述符加入读描述符集合*/
FD_ZERO(&fds); //清0
FD_SET(scanf_fd,&fds); //加入键盘输入文件描述符
FD_SET(serial_fd,&fds); //加入串口文件描述符
FD_SET(server_sockfd,&fds);//加入服务器文件描述符
/* 超时1秒0毫秒 */
timeout.tv_sec = 1;
timeout.tv_usec = 0;
}
/*----键盘输入IO-----*/
if(FD_ISSET(scanf_fd,&fds))
｛
……
｝
/*----串口输入IO-----*/
if(FD_ISSET(serial_fd,&fds))
｛
……
｝
/*----服务器请求IO-----*/
if(FD_ISSET(server_sockfd,&fds))
｛
……
｝
Linux-socket编程
比较重要的就是socket编程了，先在ARM板载Linux上启动应用程序，使用文件集等待Server的连接，在一台服务器的Linux系统上运行Server，socket连接ARM，同时等待Client的接入，以下是Server等待Client的相关代码：
//等待客户端连接请求到达
struct sockaddr_in remote_addr = *client_addr; //客户端网络地址结构体
if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&remote_addr,&sin_size))<0)
{
perror("[FLASE] Server accepting\n");
return -1;
}
else
{
*client_addr = remote_addr;
//IP地址获取
char addr[20] = {0};
struct sockaddr* t = (struct sockaddr*)&remote_addr; //强制转换地址
inet_ntop(AF_INET, (void *)t, addr, sizeof(addr)); //网络字节顺序IP地址->点分IP
//数据库操作
char str_sql[128] = {0};
connectDB();
sprintf(str_sql,"INSERT INTO client (login_time,IP,contrl_time,contrl_action) VALUES (datetime('now'),'%s',datetime('now'),'logo_in');",addr);
sqlite_ret = sqlite3_exec(db, str_sql, callback, 0, &zErrMsg);
if( sqlite_ret != SQLITE_OK ){
fprintf(stderr, "SQL error: %s\n", zErrMsg);
sqlite3_free(zErrMsg);
return false;
}
else
printf("[OK] Successfully records insert for client\n");
closeDB();
//提示信息
printf("[OK] Server accept client %d\n",remote_addr.sin_addr.s_addr);
printf("[OK] IP=%s\n",addr);
printf("[OK] Server accepting\n");
return client_sockfd;
}
04-测试篇
因为小白需要用账号密码登陆上网，不能直接连接ARM，可以借助使用云服务器，小白就偷懒不用了，因此只在局域网内进行测试。
以下是小白录制的桌面视频的缩减版（暂时不支持插入视频，用GIF代替）
网盘链接
最后分享所有的源代码和文档： 百度网盘 密码: 2u7z
