用于以zigbee全功能节点为中心的星型红外终端子网通讯协议的实现方法技术

本发明专利技术用于以zigbee全功能节点为中心的星型红外终端子网通讯协议的实现方法，属于物联网通讯技术领域，包括物理层，链路通信层和应用层三部分；物理层实现基本的接收与发送功能，对需要发送的数据帧自动进行引导头和结束符的添加，并在接收时予以剥除；链路通信层实现通信设备之间的正常通讯，尽量减少通信冲突，保证信息的完整无误；应用层完成组网，同步，心跳传送，查询，控制等功能。本发明专利技术用于以zigbee全功能节点为中心的星型红外终端子网通讯协议的实现方法，采用了无线通讯技术，引用了IEEE 802.15.4技术规范；通过本协议具有全无线双向通讯、可大规模布网、状态可见、互联互通兼容性强，产品稳定，用户DIY等的优点。

ZigBee Based full function node centered star infrared terminal sub network communication protocol

The invention is used for the communication protocol of star type infrared terminal subnet to the ZigBee function as the center node, which belongs to the technical field of Internet communication, including the physical layer, link layer and application layer three parts; can receive and transmit the basic functions of the physical layer, and the head end of the Guide to add data frame to be sent automatically for, and be removed when receiving; realize the normal communication between the communication devices communication link layer, reduce communication conflict, to ensure that the information is complete and accurate; the application layer network, synchronization, heartbeat transmission, query, control and other functions. The invention is used for the communication protocol of star type infrared terminal subnet with ZigBee full function node as the center, the wireless communication technology, uses IEEE802.15.4 technology specification; through this agreement with two-way wireless communication, large scale network, visible interconnection, compatibility strong, stable products, advantages of user DIY.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通讯协议，具体涉及一种用于以zigbee全功能节点为中心的星型红外终端子网通讯协议，属于物联网通讯

技术介绍
在以物联网建设为大环境下的设备物联中，各设备的信息得到开发，环境状态信息，设备控制信息等，各类信息的传递量大，使用以zigbee等专有物联网模块进行通讯，具有节点多，自组网，网络结构多样，能耗小等等特点。但在物联网中大量的应用终端是没有过多信息需要传递的传统应用设备，它们处于网络的终端，所要传递的信息单一，信息量少，数据处理简单，在满足基本网络通讯的要求和控制信号的传递之外并无更多的要求。红外线无线信号传输具有不易受无线电设备的电磁干扰的特点，而得到广泛应用。目前的红外线应用方案，主要有两种：一是有已经广泛使用的红外遥控设备应用方案，具有成本低廉，方案成熟的特点，但信息传递量小，速度慢，且编码格式固定，不能满足联网和较复杂的应用要求。另外一种是为通讯设计的，满足IRDA标准进行红外通讯的专用红外通讯模块应用方案，通过串口连接，使用方便，速度快，可以满足大信息量通讯的要求和各类复杂的应用，但要占用串口，且与之配合的单片机强大的计算能力在本案设定的使用环境中，闲置得不到充分的使用。
技术实现思路
本专利技术针对终端需要组网，但信息传递量少，不需要高速通讯的物联设备使用，提出一种用于以zigbee全功能节点为中心的星型红外终端子网通讯协议，包括物理层，链路通信层和应用层三部分；所述物理层实现基本的接收与发送功能，对需要发送的数据帧自动进行引导头和结束符的添加，并在接收时予以剥除；所述链路通信层实现通信设备之间的正常通讯，尽量减少通信冲突，保证信息的完整无误；所述应用层完成心跳传送，同步，查询，控制，组网和建网功能。优选的，所述应用层具体功能及具体实现手段如下，心跳传送：通过固定的时间间隔向中心节点传送固定格式内容的帧，来反映应用设备的状况和网络通信状况；同步：中心节点根据心跳启动时间误差，联网要求确定同步时间，发出同步指令，同步时间以中心节点为准，同步从中心节点向子网末端逐级同步；查询：远端控制通过物联网或者上位机从中心节点发出查询指令，指定的设备得到指令回复设备状况；控制：远端控制通过物联网或者上位机从中心节点发出控制指令，指定的设备得到指令对设备按照控制要求进行控制，并向中心节点回复设备状况；组网：设备安装完毕，设定设备状态，由中心节点发出联网指令，各设备得到指令，确认中心节点设备，并向中心节点发送帧确认；中心节点根据接收的帧建立第一级设备表；随后向设备表中设备逐一发送向下联网指令；各设备发送联网指令并向中心节点传回响应信息，中心节点根据响应信息和第一级设备表，建立第二级设备表；根据网络响应速度要求应用情况确定子网的最终层级数，最大层级不超过3级；建网：中心节点发送建网指令，确定每个节点的传输上层设备和下层设备，确定每个节点的信息传输线路，形成最终的，在中心节点控制下的星型网络。优选的，所述物理层处理流程包括接收过程和发送过程；所述接收过程中的红外接收管将接收的信号传递到信号处理电路，单片机从具有带阻滤波的处理电路中获得红外解码信号，利用单片机的外部中断管脚触发红外信号接收服务程序，单片机对管脚进行信号采样，还原为发送的信号，根据信号的要求，进行设备控制，状态查询，组网操作；操作的结果信息由单片机进行软件编码，经I/O管脚通过红外发射管发送出去，被居于星型终端网络的上层设备接收，并透传，最终信号传递到星型网络的中心，中心节点的单片机通过并行I/0口或串口与中心节点的zigbee全功能单片机模块进行信息交流。优选的，所述链路通信层的链路建立流程为应用层链路请求→探针生成→物理层发送→物理层接收→探针判别→目标设备判别→系统处理请求→链路准备→回复探针生成→物理层发送→物理层接收→链路层确认→正式帧生成→物理层发送→物理层接收→系统任务确定链路正式建立；进行上述目标设备判别后或进行系统处理请求或进行透传处理，透传处理后进行转发探针；进行系统处理请求后或进行链路准备或丢弃探针。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术用于以zigbee全功能节点为中心的星型红外终端子网通讯协议，采用了无线通讯技术，引用了IEEE802.15.4技术规范；通过本协议具有全无线双向通讯、可大规模布网、状态可见、互联互通兼容性强，产品稳定，用户DIY等的优点。附图说明下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明：附图1为本专利技术的igbee全功能节点为中心的星型红外终端子网通讯协议的网络形式图；附图2为本专利技术的物理层处理流程的流程图；附图3为本专利技术的链路通信层的链路建立流程的流程图；附图4为本专利技术的正式帧处理流程的流程图。具体实施方式如附图1所示的，本专利技术用于以zigbee全功能节点为中心的星型红外终端子网通讯协议，具有中心节点、上层节点、红外通讯节点、51单片机、zigbee物联模块；红外通讯节点通过上层节点实现与中心节点通信互通；zigbee物联模块与51单片机信息互通的同时接入中心节点；应用设备与51单片机通信互通后，信号接入红外通讯节点；中心节点与物联网/万维网/网络管理主机。本专利技术通讯协议包括物理层，链路通信层和应用层三部分；物理层实现基本的接收与发送功能，对需要发送的数据帧自动进行引导头和结束符的添加，并在接收时予以剥除；链路通信层实现通信设备之间的正常通讯，尽量减少通信冲突，保证信息的完整无误；应用层完成组网，同步，心跳传送，查询，控制等功能。物理层：物理层处理流程包括接收过程和发送过程；所述接收过程中的红外接收管将接收的信号传递到信号处理电路，单片机从具有带阻滤波的处理电路中获得红外解码信号，利用单片机的外部中断管脚触发红外信号接收服务程序，单片机对管脚进行信号采样，还原为发送的信号，根据信号的要求，进行设备控制，状态查询，组网等操作；操作的结果信息由单片机进行软件编码，经普通I/O管脚通过红外发射管发送出去，被居于星型终端网络的上层设备接收，并透传，最终信号传递到星型网络的中心，中心节点的单片机通过并行I/0口或串口与中心节点的zigbee全功能单片机模块进行信息交流。本案的信号编码格式,不采用现有红外信号根,另行设置；如附图2所示的物理层处理流程：其中，接收过程：解调本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于以zigbee全功能节点为中心的星型红外终端子网通讯协议，其特征在于：包括物理层，链路通信层和应用层三部分；所述物理层实现基本的接收与发送功能，对需要发送的数据帧自动进行引导头和结束符的添加，并在接收时予以剥除；所述链路通信层实现通信设备之间的正常通讯，尽量减少通信冲突，保证信息的完整无误；所述应用层完成心跳传送，同步，查询，控制，组网和建网功能。

【技术特征摘要】
1.用于以zigbee全功能节点为中心的星型红外终端子网通讯协议，
其特征在于：包括物理层，链路通信层和应用层三部分；
所述物理层实现基本的接收与发送功能，对需要发送的数据帧自动进
行引导头和结束符的添加，并在接收时予以剥除；
所述链路通信层实现通信设备之间的正常通讯，尽量减少通信冲突，
保证信息的完整无误；
所述应用层完成心跳传送，同步，查询，控制，组网和建网功能。
2.根据权利要求1所述的用于以zigbee全功能节点为中心的星型红
外终端子网通讯协议，其特征在于：所述应用层具体功能及具体实现手段
如下，
心跳传送：通过固定的时间间隔向中心节点传送固定格式内容的帧，
来反映应用设备的状况和网络通信状况；
同步：中心节点根据心跳启动时间误差，联网要求确定同步时间，发
出同步指令，同步时间以中心节点为准，同步从中心节点向子网末端逐级
同步；
查询：远端控制通过物联网或者上位机从中心节点发出查询指令，指
定的设备得到指令回复设备状况；
控制：远端控制通过物联网或者上位机从中心节点发出控制指令，指
定的设备得到指令对设备按照控制要求进行控制，并向中心节点回复设备
状况；
组网：设备安装完毕，设定设备状态，由中心节点发出联网指令，各
设备得到指令，确认中心节点设备，并向中心节点发送帧确认；中心节点
根据接收的帧建立第一级设备表；随后向设备表中设备逐一发送向下联网

\t指令；各设备发送联网指令并向中心节点传回响应信息，中心节点根据响
应信息和第一级设备表，建立第二级设备表；根据网络响应速度要求应用

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冠斌，覃孝梅，杨冶，
申请(专利权)人：江苏茶花电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32