ZigBee实验开发装置在中职实训教学中的技术处理.docVIP

　　ZigBee实验开发装置在中职实训教学中的技术处理 目前国内基于ZigBee的实验开发装置及其配套的实验资料基本上都是单个传感器加入ZigBee网的功能验证实验，让中职学生自行编写多个传感的程序代码是不现实的。笔者针对中职学校的培养目标和中职学生的特点，进行了技术的改进和处理，对项目工程里用到的多个传感器部分的代码采用了模块化编写和数据处理，成功应用于实训教学，大大简便了学生组建无线智能监控系统的过程，激发了学生的学习兴趣和成就感，并大大提升了无线传感器的组网效率。 中国 9/vie 　　一、基于ZigBee的实验开发装置应用背景 　　1.ZigBee技术简介 　　ZigBee技术的设计目标是保证在低电耗的前提下，开发一种易部署、低复杂度、低成本、短距离、低速率的自组织无线网络，在工业控制、家庭智能化、无线传感器网络等领域有广泛的应用前景。简而言之，ZigBee是一种便宜的低功耗的近距离无线组网技术。 　　2.ZigBee实验开发装置及开发环境 　　ZigBee无线传感器网络的开发环境需要有三要素：一是要有支持ZigBee?f议栈的硬件；二是要有支持ZigBee协议的软件协议栈；三是要有下载器将程序下载到相应的硬件。 　　我校实训教学设备采用飞比科技公司的实验开发装置，包括FB2530EB板搭载CC2530射频核心模块、液晶显示屏做协调器；FB2530BB板搭载CC2530射频核心模块、传感模块做终端节点；以及20多种各式传感模块。整个实验开发装置组成的工作系统如下图所示，软件部分采用的是IAR EW开发软件，通过CC Debugger下载器进行调试和编程，并可在PC机上用飞比浏览器进行系统监控。 　　3.ZigBee无线网络组网过程 　　ZigBee无线网络组网过程包括两个步骤：网络初始化和节点加入网络。 　　网络初始化的过程包括：确定网络协调器、进行信道扫描、设置网络ID，成功初始化了ZigBee无线网络，之后就等待其他节点的加入。 　　节点通过协调器加入网络的过程包括：查找网络协调器、发送关联请求命令、等待协调器处理、发送数据请求命令、确认回复。 　　4.实验开发装置的应用现状 　　笔者在ZigBee行业里面做了一些咨询和调查，目前国内可用于教学的ZigBee实验开发装置品牌为数不多，其中做得比较好的有飞比科技公司、佳杰科技公司等。其实验开发装置大部分应用于高校物联网专业，以培养学生程序开发为主要目标，配套的实验资料基本上都是单个传感器加入ZigBee网的功能验证实验。对于高校或高职院校来说，学生在掌握了功能验证实验的原理后可自行编写程序开发新的应用，可以说目前的实验开发装置及其配套资源是能够适合高校教学的需求的。 　　二、中职实训教学的技术现状 　　中职教学现状：《无线数据传输》课程是我校物联网通信应用专业的核心课程，中职学校教学的培养目标主要是让学生具备ZigBee无线传感网络的搭建、使用和维护的职业能力，重点是对技术的了解和模块的应用上，而不是程序的开发能力。该课程的实训教学时间为一周。 　　学生状况：学生在课程前期对ZigBee技术有了一定的了解，学会了使用CC2530实验开发装置进行无线网络的组网，初步懂得了单个无线传感器的数据发送和接收流程，并能在电脑终端的浏览器上实现远程监控。 　　存在问题：由于实验开发装置现有配套的实验都是单个传感模块的功能验证，每换一个传感模块就需要换一个新的程序进行烧写和调试，只能同一时间实现单个传感网络的功能；而我们实训教学是要求在某一个具体的生活或工作情境中去实现整个无线智能监控系统的搭建，这需要多个传感模块同时加入网络并协调工作，中职学生无法直接动手搭建并调试系统，因此，目前国内现有的实验技术与配套资源不能满足中等职业学校教学的需求，急需教师在实训教学前做好技术上的改进和处理。 　　三、技术的改进思路和方法 　　思路一是在原来单个传感模块的程序上增加编写与新传感器相关的代码，重新编译调试。 　　思路二是采用模块化编程思维，事先把每个传感器相关的代码编写成独立的程序模块，全部放在同一个项目工程里面，需要的时候直接调用。 　　以上两种思路都可以实现多个传感模块同时加入ZigBee网络并协调工作，但是第一种思路需要学生对ZigBee技术有深入的了解，并且有较高的编程技巧，中职学生普遍缺乏编程思维，编写新代码对他们来说难度相当的高，而且不符合中职学校教学的培养目标；而第二种思路可以让中职学生在需要用到某个传感器的时候，简便地选择和调用相关的程序代码，从而快速地搭建系统实现功能，因此笔者决定采用第二种思路。 　　笔者在实训之前先做好了技术上的改进和处理，对项目工程里用到的与传感器相关的代码采用了模块化编写，并做好相关的数据处理。编写和处理的方