无线传感网络技术与应用项目化项目四 Z-Stack组网应用
无线传感器网络的组网技术详解
无线传感器网络的组网技术详解无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络系统。
这些节点能够感知环境中的各种物理量，并将采集到的数据通过网络传输到目标位置。
无线传感器网络在农业、环境监测、智能交通等领域具有广泛的应用前景。
而组网技术是无线传感器网络中至关重要的一环，它决定着网络的可靠性、稳定性和性能。
一、无线传感器网络的组网模式无线传感器网络的组网模式有两种：平面型组网和立体型组网。
1. 平面型组网平面型组网是指节点在平面上均匀分布的组网模式。
节点之间的通信距离较近，通信路径较短，能够有效降低传输延迟和能量消耗。
平面型组网适用于需要对平面区域进行全面监测的场景，如土壤湿度监测、温度监测等。
2. 立体型组网立体型组网是指节点在三维空间中分布的组网模式。
节点之间的通信距离相对较远，通信路径较长，需要更强的通信能力和能量支持。
立体型组网适用于需要对三维空间进行全面监测的场景，如建筑结构监测、地震预警等。
二、无线传感器网络的组网拓扑结构无线传感器网络的组网拓扑结构有多种，常见的有星型结构、树型结构和网状结构。
1. 星型结构星型结构是指所有节点都直接连接到一个中心节点的组网模式。
中心节点负责数据的汇聚和转发，具有较高的通信能力。
星型结构简单、稳定，适用于小规模的传感器网络。
2. 树型结构树型结构是指节点之间通过父子关系构成的层级结构。
树型结构中每个节点只与其父节点和子节点直接通信，数据通过树形结构传输。
树型结构适用于大规模的传感器网络，能够有效减少通信开销。
3. 网状结构网状结构是指节点之间通过多跳通信形成的网状网络。
每个节点都可以与其他节点直接通信，数据通过多跳传输。
网状结构具有较高的灵活性和容错性，适用于复杂环境下的传感器网络。
三、无线传感器网络的组网协议无线传感器网络的组网协议有多种，常见的有LEACH协议、TEEN协议和PEGASIS协议。
无限传感网络技术及应用
无限传感网络技术及应用无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量部署在监测区域内的自主传感器节点组成的网络。
每个节点都能进行数据采集、处理和传输，从而实现对环境的实时监测和数据收集。
WSN技术在各个领域有着广泛的应用，包括农业、环境监测、健康医疗、智能交通等。
本文将对WSN技术及其应用进行详细介绍。
无线传感网络技术包括无线通信技术、传感器技术以及分布式算法等。
首先，无线通信技术是WSN的基础，包括无线传输技术、网络拓扑结构以及路由协议。
无线传输技术主要包括低功耗的无线通信技术，如低功耗无线局域网（Low Power Wi-Fi）、蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy，BLE）和无线HART （Wireless Highway Addressable Remote Transducer）等。
网络拓扑结构可以分为星型、树型和网状型，不同的拓扑结构适用于不同的应用场景。
路由协议是WSN中的关键技术之一，它决定了节点之间的通信方式和数据传输路径。
其次，传感器技术是WSN的核心，包括传感器硬件和传感器网络。
传感器硬件包括各种类型的传感器，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器和光传感器等。
传感器网络是传感器节点之间的连接和配置。
传感器节点可以通过无线通信技术相互连接，形成一个无线传感网络。
传感器节点通常由微控制器、传感器、能量管理模块和通信模块等组成。
这些节点具备自主感知和决策能力，可以实时采集和处理数据。
最后，分布式算法是WSN中的关键技术。
由于无线传感器节点资源有限，如能量、计算和存储空间等，所以分布式算法需要在资源有限的情况下，实现一定的协作和协调。
常用的分布式算法有LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）、TEEN（Threshold-sensitive Energy Efficient sensor Network）和PEGASIS（Power Efficient Gathering in Sensor Information Systems）等。
【无线通信篇Zstack协议栈】CC2530ZigbeeZstack协议栈组网项目及详细讲解篇
【⽆线通信篇Zstack协议栈】CC2530ZigbeeZstack协议栈组⽹项⽬及详细讲解篇物联⽹⽆线通信技术，ZigBee⽆线传感⽹络CC2530最⼤的特点就是⼀个拥有⽆线收发器（RF）的单⽚机，既能实现单⽚机功能，也能实现⽆线传输Zstack协议栈是ZigBee协议栈⾥的翘楚，是ZigBee组⽹的⾸选协议栈项⽬实现功能：l 总共有三个端点，⼀个协调器和两个终端节点l 终端节点1连接DHT11温湿度传感器，定时上传给协调器l 终端节点2连接LED，可以通过协调器按键控制，定时上报LED开关状态l 协调器连接12864 OLED 屏幕，实时显⽰温湿度和LED状态l 协调器可以通过按键控制终端2的LED开关，控制后将会显⽰控制结果扩展功能（当前未实现，可进⼀步开发实现）：l 连接协调器串⼝，将终端节点采集的数据通过串⼝发送，PC写上位机实现数据展⽰l 连接WIFI或者4G模块，WIFI模块如ESP8266，实现数据局域⽹⽆线传输或者上传到OneNET、机智云、阿⾥云、⾃⼰开发云服务器等，实现WEB或⼿机APP显⽰和控制。
⼀、项⽬测试（可想⽽知，⼴州的天⽓有多热，39℃了都）实现功能汇总：l 总共有三个端点，⼀个协调器和两个终端节点l 终端节点1连接DHT11温湿度传感器，定时上传给协调器l 终端节点2连接LED，可以通过协调器按键控制，定时上报LED开关状态l 协调器连接12864 OLED 屏幕，实时显⽰温湿度和LED状态l 协调器可以通过按键控制终端2的LED开关，控制后将会显⽰控制结果(⼀) 环境汇总芯⽚：CC2530F256Zstack协议栈：ZStack-CC2530-2.5.1a编程环境：IAR(⼆) 引脚分配协调器：128*64 OLED 0.96⼨屏幕供电：3.3V通信协议：IIC引脚：SDA P0_6SCL P0_7按键：IO：P0_1下降沿触发中断终端1：DHT11：通信⽅式：单总线协议供电：3.3VIO:P0_6终端2：LEDIO：P1_0说明：⾼电平点亮，低电平熄灭⼆、基础认识(⼀) CC2530单⽚机CC2530最⼤的特点就是⼀个拥有⽆线收发器（RF）的单⽚机，既能实现单⽚机功能，也能实现⽆线传输。
无线传感器网络的组网与应用
无线传感器网络的组网与应用随着科技的不断发展和进步，无线传感器网络的应用已经渗透到了我们的生活中。
无线传感器网络是由一组互相连接的传感器节点组成的，它们能够通过无线通信方式进行数据传输和共享。
无线传感器网络的组网和应用是构建一个高效可靠的网络的重要一环。
本文将详细介绍无线传感器网络的组网步骤和应用方面，希望能够帮助读者更好地理解和应用无线传感器网络。
一、无线传感器网络的组网步骤：1. 确定网络拓扑结构：根据实际需求和传感器节点的布置情况，选择合适的网络拓扑结构，常见的有星型结构、树形结构和网状结构等。
不同的拓扑结构有不同的特点和适用场景。
2. 选择合适的传感器节点：根据应用需求选择合适的传感器节点，包括节点的功能、通信能力、能源消耗等方面的考虑。
同时需要考虑传感器节点的数量和节点之间的距离，以便保证网络的覆盖范围和传输质量。
3. 配置节点信息：对每个传感器节点进行配置，包括网络地址、通信协议、安全设置等。
同时还需要对传感器节点进行测试，确保其正常工作和互相通信。
4. 建立网络连接：通过无线通信方式，将传感器节点连接到一个无线网络中。
可以使用无线路由器或者基站作为网络的中心节点，将其他传感器节点连接到该中心节点上。
5. 网络调试和优化：在网络组建完成后，需要进行网络的调试和优化工作，确保数据的准确传输和网络的稳定性。
可以通过网络监测工具和数据分析等方式来进行调试和优化。
二、无线传感器网络的应用：1. 环境监测：无线传感器网络可以应用于环境监测领域，例如大气污染监测、水质监测和土壤湿度监测等。
传感器节点可以布置在不同的区域，通过收集环境参数的数据进行分析和预测，从而提供准确的环境监测服务。
2. 智能交通系统：无线传感器网络可以应用于智能交通系统中，例如交通流量监测、道路状况监测和交通信号控制等。
传感器节点可以安装在不同的道路上，通过监测车辆和行人的数量和流动情况，以及道路的状态和交通信号的变化，从而实现交通流畅和安全的控制。
无线传感器网络的组网技术与应用
无线传感器网络的组网技术与应用随着信息技术的不断发展，人们对于传感器网络的需求也逐渐增加。
无线传感器网络作为一种新型网络形式，得到了广泛的关注和研究。
无线传感器网络是由大量的无线传感器节点构成的系统，这些节点集合形成了一个自动化的网络，在网络中传递着各种信息，并通过各自的处理和通信能力完成各项任务。
本文将着重介绍无线传感器网络的组网技术与应用。
一、无线传感器网络的组网技术无线传感器节点是构成整个网络的基本单元。
无线传感器网络的组网技术主要是指如何将这些节点有效地组织起来，使得网络能够正常运转。
目前，无线传感器网络的组网技术主要包括三个方面：1、拓扑控制技术在无线传感器网络中，节点之间的关系是非常重要的。
在组织无线传感器节点的同时，还需要保证网络是高效的、可靠的、灵活的，并能够满足不同的应用场景需求。
此时，拓扑控制技术可以解决这些问题。
拓扑控制技术主要是指通过控制节点的连接方式，来构建一个适合应用场景的网络结构。
2、路由选择技术无线传感器网络的节点数量通常非常庞大，节点之间的连接也通常比较复杂。
在这样一个庞大且复杂的网络中，路由选择技术能够帮助节点确定下一跳节点的信息，从而实现信息的传递。
而路由选择技术的好坏，也很大程度上决定了无线传感器网络的性能。
3、定位技术由于无线传感器网络的节点数量庞大，因此在实际应用中需要对节点进行定位，以实现对网络的管理和监控。
定位技术能够帮助我们准确地识别每个节点的位置，从而使得节点之间的通信更加精准。
二、无线传感器网络的应用无线传感器网络具有非常广泛的应用领域，其中包括：1、环境监测环境监测是无线传感器网络最为广泛的应用之一。
通过无线传感器节点收集并传输环境数据，能够帮助我们实时地监控环境的变化情况。
这对于环保、气象预报、灾害预警等领域具有重要的意义。
2、智能家居智能家居是一种包含各种物联网设备的生活方式。
无线传感器网络可以将不同的智能设备连接起来，实现家居的智能化管理。
无线传感器网络(WSN)的技术与应用
无线传感器网络（WSN）的技术与应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由若干个无线传感器节点构成的网络。
每个传感器节点都具有感知、处理和通信功能，能够通过无线信号进行数据的传输和交流。
WSN技术在近年来得到了广泛的应用和研究，其在环境监测、智能家居、农业、工业控制等领域具有重要的意义。
一、WSN技术的基本原理和特点WSN技术的核心是无线传感器节点，它是由微处理器、传感器、无线通信模块和能量供应装置等组成。
传感器节点可以感知周围环境的不同参数，例如温度、湿度、光照强度等，并将这些数据进行处理和存储。
节点之间通过无线通信进行数据的传输，形成一个自组织的网络结构。
WSN具有以下几个主要特点：1. 无线通信：WSN采用无线通信方式，节点之间可以通过无线信号传输数据，不受布线限制，能够灵活部署在不同的环境中。
2. 自组织性：WSN的节点具有自组织能力，可以根据网络拓扑结构和节点的状态进行自动组网，形成一个动态的网络结构。
3. 分布式处理：WSN中的每个节点都具有数据处理和存储的能力，可以进行分布式的数据处理，实现网络的协同工作。
4. 能量有限：WSN中的节点能量有限，需要通过能量管理或是能量收集技术来延长节点的寿命。
二、WSN的应用领域与案例分析1. 环境监测：WSN可以用于环境参数的实时监测和采集。
例如，在自然灾害预警系统中，通过部署大量的传感器节点，可以实时监测地震、洪水等灾害情况，为应急救援提供及时的信息。
2. 智能家居：WSN可以实现智能家居的自动化控制。
通过部署传感器节点，可以实时感知室内温度、湿度等信息，并进行智能控制，实现温度调节、灯光控制等功能。
3. 农业领域：WSN可以用于农业生产的智能化管理。
通过在农田、温室等地部署传感器节点，可以实时监测土壤湿度、温度等参数，并为农民提供农作物的生长状态和病虫害预警等信息。
4. 工业控制：WSN可以应用于工业生产过程的实时监测和控制。
z-stack协议栈原理及应用
z-stack协议栈原理及应用Z-Stack协议栈是一种用于嵌入式设备的无线通信协议栈，它提供了一套标准的网络协议和应用接口，用于构建各种无线网络应用。
Z-Stack协议栈基于IEEE 802.15.4标准，主要用于低功耗、短距离的无线传感器网络和物联网应用。
Z-Stack协议栈的核心原理是将整个通信过程分解为多个层次，每个层次负责不同的功能，通过层与层之间的接口进行通信和数据传输。
这种分层的设计使得协议栈具有良好的可扩展性和灵活性。
Z-Stack协议栈包括物理层、MAC层、网络层和应用层。
物理层是Z-Stack协议栈的最底层，主要负责无线信号的传输和接收。
它定义了无线传输的频率、功率、调制方式等参数。
物理层的实现通常依赖于硬件，如无线模块或芯片。
MAC层负责控制数据在无线信道中的传输。
它处理数据的帧格式、碰撞检测、ACK确认等功能。
MAC层还负责管理网络中的设备，包括设备的加入、离开等操作。
MAC层的实现通常需要考虑网络的拓扑结构和能耗等因素。
网络层负责路由和寻址等功能。
它将数据包从源节点传输到目标节点，并维护网络拓扑信息。
网络层使用一种特殊的路由协议来确定数据包的传输路径，以保证数据能够正确到达目标节点。
常见的路由协议有AODV、RPL等。
应用层是Z-Stack协议栈的最高层，负责处理应用相关的功能。
它定义了应用的数据格式、应用接口等。
应用层可以根据具体的应用需求，实现各种不同的应用，如传感器数据采集、远程控制等。
Z-Stack协议栈的应用非常广泛。
它可以应用于家庭自动化、智能电网、工业自动化等领域。
例如，在家庭自动化中，Z-Stack协议栈可以用于构建智能家居系统，实现灯光控制、温度调节、安防监控等功能。
在智能电网中，Z-Stack协议栈可以用于实现电力设备的远程监控和控制。
在工业自动化中，Z-Stack协议栈可以用于构建无线传感器网络，实现设备状态的实时监测和控制。
Z-Stack协议栈是一种重要的无线通信协议栈，它通过分层设计和标准接口，提供了一种可靠、灵活的通信解决方案。
《无线传感网络技术》课程标准
《无线传感网络技术》课程标准一、课程概述1.课程性质《无线传感网络技术》是物联网应用技术专业针对物联网系统运行管理与维护、传感网应用开发等关键岗位，经过对企业卤位典型工作任务的调研和分析后，归纳总结出来的为适应物联网系统管理、物联网系统故障分析、物联网系统故障维护、物联网系统运行过程测试、模拟量、数字量、开关量传感数据采集、Zigbee通信等能力要求而设置的一门专业核心课程。
2.课程任务《无线传感网络技术》课程通过对BasicRF无线通信应用、Z-Stack协议栈应用与组网、基于Z—Stack协议栈的传感器数据采集与解析等实际项目学习，增强学生对BasicRF 无线通信、Z-Stack协议栈的认知，让他们熟练掌握BasicRF无线通信机制、Z-Stack协议栈运行原理，熟悉基于BasicRF的无线通信应用开发、基于Z-Stack协议栈的应用开发，从而满足企业对相应岗位的职业能力需求。
3.课程要求通过课程的学习培养学生物联网系统运行环境搭建、物联网系统故障进行定位分析、物联网系统故障排除、BasicRF应用开发、Z-Stack协议栈应用开发等方面的岗位职业能力，分析问题、解决问题的能力，养成良好的职业道德，为《毕业设计与答辩》等后续课程学习及对口就业打下坚实的基础。
二、教学目标4.知识目标（1）了解CC2530点对点通信的应用场景；（2）熟悉CC2530点对点通信机制；（3）熟悉CC2530点对点通信实现的各结构体、变量的作用；（4）熟悉CC2530点对点通信实现的各函数作用；（5）了解无线传感网络相关概念；（6）熟悉Z-Stack协议栈分层结构；（7）熟悉Z-Stack协议栈工作流程和机制；（8）掌握基于Z-Stack协议栈的应用开发方法；（9）熟悉温湿度传感器、光照传感器、可燃气体传感器等典型传感器。
5.能力目标（1）会识别和应用种传感器；（2）会分析各种传感器电路和开发板电路；（3）会运行、调试、维护CC2530点对点通信功能软件；（4）会运行、调试、维护基于Z-Stack协议的功能软件（5）能进行CC2530点对点通信应用开发；（6）能基于Z-Stack协议进行应用开发。
掌握无线传感器网络的组网和数据处理
掌握无线传感器网络的组网和数据处理无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量分布在空间中的传感器节点组成的网络系统，广泛应用于环境监测、农业、物流、智能交通等领域。
要想充分发挥无线传感器网络的作用，掌握组网和数据处理是至关重要的。
本文将详细介绍无线传感器网络的组网和数据处理的步骤和技术。
一、无线传感器网络的组网步骤：1. 确定网络拓扑结构：根据实际应用需求和场景特点，确定无线传感器网络的拓扑结构，如星型、网状、树状等。
其中，星型结构适用于中心控制的应用，网状结构适用于分散式控制的应用，而树状结构适用于级联传输的应用。
2. 节点选择与部署：根据实际应用需求，选择合适的传感器节点，并合理地部署在监测区域内。
节点的部署需要考虑到节点之间的通信距离、覆盖范围、电源供应等因素，以保证整个网络的覆盖效果和可靠性。
3. 网络连接与设置：通过适当的网络连接方式（如无线、有线等），将传感器节点连接到网络主节点或网关节点上。
在网络设置方面，需要为传感器节点分配合适的网络地址，并配置节点之间的通信协议，确保数据的可靠传输。
4. 网络通信协议的选择与配置：根据实际应用需求和拓扑结构，选择适用的网络通信协议，如IEEE 802.15.4、ZigBee等。
然后，根据协议的要求进行节点的配置，包括节点的数据传输速率、射频功率、射频通道等参数的设置。
5. 网络性能测试与调优：在完成网络搭建后，需要进行性能测试与调优，包括信号强度测试、传输距离测试、网络拓扑可靠性测试等。
通过测试结果，及时调整节点的位置、参数设置等，以提高网络的性能和可靠性。
二、无线传感器网络的数据处理步骤：1. 传感器数据采集：无线传感器网络通过传感器节点实时采集环境中的各种数据，如温度、湿度、光照等。
传感器节点将采集到的数据转化为数字信号，并通过网络传输到数据处理节点。
2. 数据预处理：在接收到传感器数据后，首先进行数据预处理，包括数据去噪、数据插补、数据滤波等操作。
实验8—基于Z-Stack的无线自组网实验
实验8—基于Z-Stack的⽆线⾃组⽹实验实验题⽬：实验8—基于Z-Stack的⽆线⾃组⽹实验实验时间：2015.12.24⼀、实验⽬的：学习TI ZStack2007协议栈内容，掌握CC2530模块⽆线组⽹原理及过程。
有关Z-Stack2007协议栈的具体内容，请参考附录中相关说明及TI官⽅⽂档。
使⽤IAR 开发环境设计程序，ZStack-2.3.0-1.4.0协议栈源码例程SampleApp⼯程基础上，实现⽆线组⽹及通讯。
即协调器⾃动组⽹，终端节点⾃动⼊⽹，并发送周期信息“~HELLO!~”⼴播，协调器接收到消息后将数据通过串⼝发送给PC 计算机。
⼆、实验原理及程序分析：a)ZigBee(CC2530)模块LED硬件接⼝图1 LED 硬件接⼝ZigBee(CC2530)模块硬件上设计有2个LED灯，⽤来编程调试使⽤。
分别连接CC2530的P1_0、P1_1两个IO 引脚。
从原理图上可以看出，2个LED灯共阳极，当P1_0、P1_1引脚为低电平时候，LED灯点亮。
b)SampleApp实验简介SampleApp实验是协议栈⾃带的ZigBee⽆线⽹络⾃启动(组⽹)样例，该实验实现的功能主要是协调器⾃启动(组⽹)，节点设备⾃动⼊⽹。
之后两者建⽴⽆线通讯，数据的发送主要有2中⽅式，⼀种为周期定时发送信息(本次实验采⽤该⽅法测试)，另⼀种需要通过按键事件触发发送FLASH信息。
由于实验配套ZigBee模块硬件上与TI公司的ZigBee样板有差异，因此本次实验没有采⽤按键触发⽅式。
Periodic消息是通过系统定时器开启并定时⼴播到group1出去的,因此在SampleApp_ProcessEvent事件处理函数中有如下定时器代码：case ZDO_STATE_CHANGE:SampleApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt->hdr.status);if ( (SampleApp_NwkState == DEV_ZB_COORD)|| (SampleApp_NwkState == DEV_ROUTER)|| (SampleApp_NwkState == DEV_END_DEVICE) ){// Start sending the periodic message in a regularinterval.HalLedSet(HAL_LED_1, HAL_LED_MODE_ON);osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID,SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT,SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT );}else{// Device is no longer in the network}break;当设备加⼊到⽹络后，其状态就会变化，对所有任务触发ZDO_STATE_CHANGE 事件，开启⼀个定时器。
无线传感网络关键技术及其应用
无线传感网络关键技术及其应用无线传感网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种由大规模传感器节点组成的网络，其节点可以感知到环境中的物理或化学变化，并将这些数据传输给中心节点或其他节点，以便进行信息处理或控制操作。
WSN可以应用于很多领域，如环境监测、军事侦察、智能交通等。
WSN在实际应用过程中还需要解决一些关键技术问题。
首先，无线传感节点的能源管理是WSN中的一个重要问题。
由于传感器节点有限的电池容量，需要开发出能够最大化能源利用和延长节点寿命的算法。
对于传感器节点，可以采用低功耗、低速率的处理器和无线传输模块，来降低能耗。
同时，开发基于能源消耗的路由算法，使节点选择最优的传输路径也可以减少能耗。
其次，WSN面临着网络安全问题。
传感器节点不能防范外界的多种攻击，不安全的网络环境会导致节点数据泄漏、节点失效甚至整个网络瘫痪。
因此，开发基于加密、身份认证和访问控制等多层次的安全机制，可以提高WSN的安全性。
最后，传感器节点的位置与部署也是WSN中的关键问题。
节点的部署不当会影响节点之间的通信质量，并且会浪费宝贵的电量和通信资源。
定位是WSN中的一个基本问题，通过定位技术可以有效地解决节点部署问题。
现在广泛使用的定位技术包括GPS、激光测距技术和声纳技术等。
WSN在环境监测、智能交通、自动控制等领域有着广泛的应用。
例如，在农业领域，利用WSN可以实现天气/温度变化的实时监测，从而实现精准灌溉和施肥，提高农业生产效率。
在智能交通管理领域，可以利用WSN实时监控交通流量和道路状况，以便预测交通拥堵情况，优化路线。
总之，WSN的研究有很大的前景和潜力。
能源管理、安全和节点定位是WSN中的三个重要问题。
解决这些问题有助于提高WSN的可靠性、安全性和性能。
物联网环境下的无线传感器网络组网方案设计与应用
物联网环境下的无线传感器网络组网方案设计与应用随着科技的不断进步，物联网已经成为了当今社会中的一个热门话题。
而在物联网的实现过程中，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）也是必不可少的一部分，它是物联网中的关键节点。
本文旨在介绍WSN的组网方案设计与应用，包括WSN的基本原理和组网方式、节点选择与放置、网络优化和安全保障等方面，最后还将讨论WSN在各个领域中的应用。
一、WSN的基本原理和组网方式WSN是由大量的无线传感器节点组成的一个网络，每个节点都有着自己的感知、处理、存储和通信能力，可以收集周围环境的各种信息，并将这些信息传输给其它节点或中心服务器。
无线传感器节点与服务器之间的通信是通过无线信号进行的。
WSN的基本组成部分包括传感器节点、通信模块、处理器和电源等。
WSN的组网方式通常有以下四种：1.星型：所有节点都发射向中心节点的信号，中心节点则负责接收、处理和传输信息。
2.树型：节点之间以树状结构相互连通，信息从叶节点开始流向根节点，再由根节点传输给中心服务器。
3.网状：所有节点直接互相连通，信息可以通过任何一条路径传输，具有更高的可靠性和健壮性。
4.混合：以上几种拓扑结构的综合应用，根据实际应用需求灵活组合。
二、节点选择与放置WSN的性能直接与节点的选择与放置有关，选用合适的节点和放置方式，才能有效地满足所需性能要求。
节点的选择应基于接收器灵敏度、传输功率和天线增益等因素，节点之间的距离和数量也应适当考虑。
节点的放置应考虑环境复杂度、通信距离和节点功耗等因素，通常可以采用分层放置、均匀放置和孤立点理论等方法。
三、网络优化和安全保障为了保证WSN的可靠性和稳定性，需要对其进行优化和安全保障。
优化方法包括信道管理、能量管理、路由协议和数据压缩等；而安全保障则包括身份验证、数据加密和访问控制等措施。
四、WSN在各个领域中的应用WSN已经在各个领域中得到了广泛的应用，下面列举几个典型的应用案例：1.农业领域：通过WSN监测温度、湿度和土壤水分等指标，实现自动化灌溉和施肥，提高作物生长效率。
物联网中的无线传感器网络组网方法介绍
物联网中的无线传感器网络组网方法介绍无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是物联网中的关键技术之一，主要由大量的节点组成，通过无线通信相互连接。
在物联网中，无线传感器网络承担着收集和传输环境信息的任务，因此网络的组网方法至关重要。
本文将介绍几种常见的无线传感器网络组网方法，包括集中式、分散式和混合式组网方法。
一、集中式组网方法集中式组网方法是指所有传感器节点都直接与集中节点通信。
集中节点负责接收所有传感器节点的数据，并进行处理和决策。
集中式组网方法具有以下特点：1. 简单可靠：由于数据汇聚在一个集中节点，整个网络的数据流动相对集中，容易管理和维护；同时，集中节点可以通过强大的处理能力对数据进行处理和决策，提高网络的可靠性。
2. 低能耗：传感器节点在传输数据时只需要将数据发送给集中节点，避免了大量的数据中转和多跳通信，从而降低了能耗。
3. 实时性：集中式组网方法可以实现对全网数据的实时监控和控制。
集中式组网方法的主要缺点是单点故障问题。
如果集中节点出现故障，整个网络将无法正常工作。
此外，由于所有数据都需要通过集中节点传输，网络的通信负载比较大，导致网络性能下降。
二、分散式组网方法分散式组网方法是指将无线传感器网络划分为多个独立的子网络，每个子网络有自己的基站或协调器，负责数据的收集和传输。
分散式组网方法具有以下特点：1. 高可靠性：由于每个子网络都有独立的基站或协调器，即使某个子网络出现故障，其他子网络仍然能够正常工作，提高了网络的可靠性。
2. 低通信负载：每个子网络只需要处理自身范围内的数据，减少了跨节点的数据传输，降低了网络的通信负载。
3. 扩展性强：分散式组网方法可以根据需要灵活地增加或减少子网络，便于网络的扩展和维护。
分散式组网方法的主要缺点是需要更多的基站或协调器，增加了网络的成本。
此外，不同子网络之间的通信需要通过网关进行转发，可能会引入延迟和通信瓶颈问题。
无线传感器组网实训报告
一、实训目的本次实训旨在让学生掌握无线传感器网络的组网原理、技术特点、硬件设备选择以及实际应用中的调试与优化。
通过实训，提高学生对无线传感器网络技术的认识，培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
二、实训内容1. 理论学习（1）无线传感器网络的基本概念、发展历程、应用领域（2）无线传感器网络的关键技术：传感器技术、通信技术、数据处理技术（3）无线传感器网络的组网方式：星型、总线型、网状、混合型2. 硬件设备选择与搭建（1）选择合适的传感器：温度传感器、湿度传感器、光照传感器等（2）选择合适的无线模块：ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等（3）搭建实验平台：PC、传感器模块、无线模块、路由器等3. 软件编程与调试（1）编写传感器数据采集程序（2）编写无线通信程序（3）编写数据处理程序4. 组网与调试（1）配置无线模块参数（2）搭建无线传感器网络拓扑结构（3）测试网络性能，优化网络参数三、实训过程1. 理论学习（1）通过查阅相关资料，了解无线传感器网络的基本概念、发展历程、应用领域（2）学习无线传感器网络的关键技术，如传感器技术、通信技术、数据处理技术等2. 硬件设备选择与搭建（1）根据实训要求，选择合适的传感器、无线模块和实验平台（2）搭建实验平台，连接传感器模块、无线模块和路由器等设备3. 软件编程与调试（1）使用C/C++等编程语言编写传感器数据采集程序（2）使用Wi-Fi、ZigBee等无线通信技术编写无线通信程序（3）使用数据处理库编写数据处理程序4. 组网与调试（1）配置无线模块参数，如信道、速率、功率等（2）搭建无线传感器网络拓扑结构，如星型、总线型、网状等（3）测试网络性能，如数据传输速率、数据丢失率等，根据测试结果优化网络参数四、实训结果与分析1. 实验平台搭建成功，传感器数据采集程序、无线通信程序和数据处理程序均能正常运行2. 搭建的无线传感器网络拓扑结构稳定，数据传输速率达到预期目标3. 通过优化网络参数，提高了数据传输速率，降低了数据丢失率4. 实验过程中，团队成员分工明确，相互协作，共同完成了实训任务五、实训总结本次实训使学生掌握了无线传感器网络的组网原理、技术特点、硬件设备选择以及实际应用中的调试与优化。
无线传感器网络技术与应用 项目四 Z-Stack无线通信技术应用设计
安装完成之后，在C:\Texas Instruments\ZStack-CC2530-2.5.1a目录下有4个文件夹，分别是 Documents、Projects、Tools和Components。
（1） Documents文件夹 该文件夹内有很多PDF文档，主要是对整个协议栈的进行说明，用户可以根据需要进行查阅。 （2） Projects文件夹 该文件夹内包括用于Z-Stack功能演示的各个项目的例程，用户可以在这些例程的基础进行开 发。 （3） Tools文件夹 该文件夹内包括TI公司提供的一些工具。 （4） Components文件夹 Components是一个非常重要的文件夹，其内包括Z-Stack协议栈的各个功能函数，具体如下： 1）hal文件夹。为硬件平台的抽象层。 2）mac文件夹。包括IEEE802.15.4物理协议所需要的头文件，TI公司没有给出这部分的具体 源代码，而是以库文件的形式存在。 3）mt文件夹。包括Z-tools调试功能所需要的源文件。 4）osal文件夹。包括操作系统抽象层所需要的文件。 5）services文件夹。包括Z-Stack提供的两种服务所需要的文件，即寻址服务和数据服务。 6）stack文件夹。其是Components文件夹最核心的部分，是ZigBee协议栈的具体实现部分， 在该文件夹下，包括7个文件夹，分别是af（应用框架）、nwk（网络层）、sapi（简单应用 接口）、sec（安全）、sys（系统头文件）、zcl（ZigBee簇库）和zdo（ZigBee设备对象）。 7）zmac文件夹。包括Z-Stack MAC导出层文件。
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无线传感器网络实验教程---zstack协议栈中绑定
Match方式
网络中不一定有协调器存在，但是有A、B、C、 D等多个节点，A性质是Outcluster，B、C、D的 性质是Incluster，你可以通过按键策略来在一定 时间内允许B、C、D中的任何一个开启被Match 的功能，同时A发起Match请求(广播的)，那么被 允许Match的节点就会在收到请求后将自己的信 息返给A，A在得到rsp的时候来处理绑定，
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Device Application
另一种进入设备绑定记录的方式是应用自己管理 绑定表 。 这就意味着应用程序需要通过调用下面 的绑定管理函数在本地进入并且删除绑定记录：
bindAddEntry() —— 在绑定表中增加一个记录 bindRemoveEntry() —— 从绑定表中删除一个记录 bindRomoveClusterIdFromList() —— 从一个存在
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ZigBee Device Object End Device Bind Request 绑定程序流程
在 GenericApp.c 中的GenericApp_HandleKeys 函数中首先确定目的地址类型及目的地址，然后 调用 ZDApp_SendEndDeviceBindReq()
函数ZDApp_SendEndDeviceBindReq搜集所有 终端节点的请求信息，然后调用 ZDP_EndDeviceBindReq() 【userApp.c】函数 将这些信息通过fillAndSend（）【ZDProfile.c】 函数调用AF_DataRequest（） 【ZDProfile.c】 函数发送给协调器。
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预备知识---簇（cluster）
簇标识符可用来区分不同的簇，簇标识符联系着 从设备流出和向设备流入的数据。在特殊的应用 profiles范围内，簇标识符是唯一的。
基于Zstack的无线传感器网络设计与实现
基于Zstack的⽆线传感器⽹络设计与实现2019-07-03【摘要】本⽂阐述了⼀种基于⽆线传感器⽹络的农⽥温湿度监控系统，介绍了传感器节点的软件与硬件设计，以及上位机端的软件设计。
该系统基于Zigbee⽆线通信协议设计，实现了温湿度远程监控，具有成本低、功耗低、⽣存周期长等有点。
实验结果表明：温度测量精度达到了0.5摄⽒度，湿度测量精度达到了4.5%，完全能够满⾜农⽥监控的要求。
【关键词】精细农业；⽆线传感器⽹络；Zigbee1.引⾔现代农业将电⼦、计算机、通信和⾃动化控制等信息技术融合在⼀起引⼊到精细农业⽣产中。
定量的获取和分析农业环境参数，对关键性指标进⾏分析，有利于实现精细的农业⽣产控制。
农业监测⽬标具有分散性、多样性、偏僻等特点，利⽤传统的⼈⼯或者有线的监测⽅式在⼈⼒、系统成本上都是严重的负担[1]。
⽆线传感器⽹络(Wireless Sensor Networks，WSN)是由部署在监测区域内⼤量的廉价微型传感器节点组成，通过⽆线通信⽅式形成的⼀个多跳的⾃组织的⽹络系统，其⽬的是协作地感知、采集和处理⽹络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。
⽆线传感器⽹络的特点⾮常适合野外环境下的农⽥环境参数的监测，本⽂就是针对监测农⽥区域的⼟壤温湿度的需求，设计了⼀种基于zigbee的农⽥⼤⽓温湿度的监测系统。
2.系统设计⽬的与架构传感器⽹络的特点之⼀即以数据为中⼼构建⾯向野外环境的⽆线⽹络，获取特定区域特定时间段的相关数据，并将数据提供给数据需求者，为其提供数据⽀撑与服务。
本系统总体架构主要由两部分组成。
⼀是分布在⽬标监测区的⽆线传感器⽹络，⼆是⽹络服务中⼼的服务器与可视化⽹络管理软件，两者通过GPRS与IP⽹络建⽴连接，实现实时通信。
⽬标监测区内⽆线传感器⽹络由多个采集节点组成，它们能⾃组织形成⽹络并完成相关数据采集与处理。
采集得到的数据被汇聚⾄⽹关节点，并通过GPRS等远程⽆线通信⽅式发送⾄服务中⼼。
基于Z—Stack协议栈的无线传感器网络应用研究
基于Z—Stack协议栈的无线传感器网络应用研究作者：王正地来源：《数字化用户》2013年第17期【摘要】本文在Z-Stack协议的基础上采用以 CC2530 芯片为核心，构建一个无线传感网络。
通过各终端利用自带的 A/D 转化器采集温度数据并通过网络汇聚到协调器，最终在PC机上显示各节点数据和网络拓扑结构。
本实验实现了ZigBee网络的通信并验证了无线传感器网络的自组织、自愈、多跳的特性。
【关键词】Z-Stack协议栈无线传感器网络 ZigBee CC2530无线传感器网络是由大量体积小，成本低，具有无线通信、传感、数据处理能力的传感器节点组成的，各传感器节点被布置在整个观测区域中，它们通过无线通信方式形成多跳、自组织网络系统，ZigBee作为一种专注于低功耗、低速率的无线网络通信标准，被广泛应用于WSN如智能抄表、家庭控制、医疗监护和环境检测等。
本文主要介绍了基于Z-Stack协议栈的WSN建立过程，通过组建不同的网络拓扑结构，以温度采集为例，来剖析基于Z-Stack协议栈的应用开发流程。
一、 Z-Stack协议栈的分析（一）总体软件框架Z_Stack协议栈主要由Zigbee协议、操作系统抽象层（OSAL）和硬件抽象层（HAL）等各层组成。
Z_Stack协议栈总体框架如图1所示。
HAL层提供了I/O，ADC，SPI等丰富的API 接口；OSAL层负责管理系统的任务调度，整个调度采用轮询机制，采用优先级控制管理任务，其主要作用是隔离硬件系统和协议栈，因此用户可以大大缩短开发周期，即可在未知硬件平台细节的基础上，就可以利用OSAL提供的丰富工具实现各种功能 [4]。
Z_Stack协议从main（）函数开始启动，main（）函数按模块划分共执行了2个任务：第一个是系统软硬件初始化，第二个是执行轮转查询式操作系统，进入死循环状态。
（二）任务调度流程Z_Stack的任务管理主要由OSAL层完成。
在系统运行时，OSAL调用 osal_run_system （）函数开始执行任务调度主循环，由代码结构得出，在OSAL中是通过tsakEvents[idx]任务事件来判断事件发生是的。
无线组网技术-Z-Stack协议架构基本概念
Z-Stack协议栈架构基本概念
CONTENTS
1
什么是ZigBee协议栈
2
如何使用ZigBee协议栈
3 ZigBee协议栈的安装、编译与下载
4
协议定义的是一系列的通信标准，通信双方需要共同按 照这一标准进行正常的数据收发，协议栈是协议的具体实现 形式，通俗的理解为用代码实现的函数库，以便于开发人员 调用。
OSAL术语介绍
资源：任务所占用的实体够可以称为资源。 共享资源：至少可以被两个任务使用的资源。 任务：又称线程，是一个简单的程序的执行过程。 多任务运行：CPU采用任务调度的方法运行多个任务。 内核：在多任务系统中内核负责为每个任务分配CPU时间，切换任 务，完成任务间的通信等。
OSAL术语介绍
如何使用ZigBee协议栈
01 调用协议栈提供的组网函数、加入网络函数，实现网络的建
立与节点的加入。
02 发送设备调用协议栈提供的无线数据发送函数，实现数据
的发送。
03 接收端调用协议栈提供的无线数据接收函数，实现数据的
正确接收。
afStatus_t AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, endPointDesc_t *srcEP, uint16 cID, uint16 len, uint8 *buf, uint8 *transID, uint8 options, uint8 radius )
Zigbee的协议分为两部分，IEEE802.15.4定义了物理层 和MAC层技术规范。
ZigBee联盟定义网络层、安全层、应用技术规范、应用 层API。
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安装完成之后，在C:\Texas Instruments\ZStack-CC2530-2.5.1a目录下有4 个文件夹，分别是Documents、Projects、Tools和Components。
【任务实施】
第一步，打开Z-Stack的SampleApp.eww工程。 在路径C:\Texas Instruments\ZStack-CC2530-2.5.1a\Projects\zstack\Samples \SampleApp\CC2530DB目录下找到SampleApp.eww工程，如左图所示。打开 该工程后，可以看到SampleApp.eww工程文件布局，如右图所示。
【知识链接】
TI公司推出CC253x射频芯片的同时，还向用户提供了ZigBee 的Z-Stack协议栈，这是经过ZigBee联盟认可，并被全球很多 企业广泛采用的一种商业级协议栈。Z-Stack协议栈中包括一 个小型操作系统（抽象层OSAL），其负责系统的调度，操作 系统的大部分代码被封装在库代码中，用户查看不到的。对 于用户来说，只能使用API来调用相关库函数。IAR公司开发 的IAR Embedded Workbench for 8051软件可以作为Z-Stack 协议栈的开发环境。
【知识链接】
ZigBee协议栈有限多版本，不同厂商提供的ZigBee协议栈有一定的区别， 本书选用TI公司推出的ZStack-CC2530-2.5.1a版本，用户可登录TI公司的 官方网站下载，然后安装使用。另外，Z-Stack需要在IAR Assembler for 8051 8.10.1版本上运行。 双击ZStack-CC2530-2.5.1a.exe文件，即可进行协议栈的安装，如图所示， 默认是安装到C盘根目录下。
项目四 ZigBee协议栈应用与组网
2020/1/19
任务4.1 基于Z-Stack的点对点通信
【任务要求】
采用两个ZigBee模块，一个作为协调器（ZigBee节点1），另一个作 为终端节点或路由器（ZigBee节点2）。ZigBee节点2发送“NEWLab”字 符，ZigBee节点1收到数据后，对接收到的数据进行判断，如果收到的数 据正确，则使ZigBee节点1的LED2闪烁；如果不正确，则点亮ZigBee节点 1的LE作用 ① 允许其他设备加入网络，多跳路由协助终端设备通信。 ② 一般情况，路由器需要一直处于工作状态，必须使用电力电源供电。 但是当使用树型网络拓扑结构时，允许路由器间隔一定的周期操作一次， 则路由器可以使用电池供电。 【例4.1】试举例分析协调器与路由器在Zigbee网络中的关系。 解：在协调器完成网络组建之后，再为一个路由器通电（该路由器的 ZDAPP_CONFIG_PAN_ID被配置为0X1235），在这种情况下，该路由只能 加入到NETWORK ID为0X1235的网络中。即使该网络中只存在 NETWORK ID为0X1234的A网络的设备，该路由器也不会加入到A网络中， 它将一直处于网络搜寻状态，直到找到NETWORK ID为0X1235的路由设 备并加入到该网络中。 若网络B中有NETWORK ID为0X1235的一个路由和一个协调器，它们肯 定是可以直接通信的。如果把协调器关闭再打开（复位），等协调器再 次组建好网络之后却发现协调器和路由不能通信了，这是为何？我们知 道，协调器再次上电之后还是要组建网络的，当它搜寻周围网络环境发 现了NETWORK ID为0X1235的路由，那么它意识到存在NETWORK ID为 0X1235的网络，那么它将不会使用0X1235作为NETWORK ID，很可能它 组建了NETWORK ID为0X1236的新网络C，因此它也就不能和NETWORK ID为0X1235的路由通信了。
【知识链接】
Z-Stack协议栈由物理层（PHY）、介质访问控制层（MAC）、网络层 （NWK）和应用层（APS）组成，如图所示。其中应用层包括应用程序 支持子层、应用程序框架层和ZDO设备对象。在协议栈中，上层实现的 功能对下层来说是不知道的，上层可以调用下层提供的函数来实现某些 功能。
Z-Stack协议栈基本概念 1. 设备类型 在ZigBee网络中存在三种设备类型：协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终 端设备（End-Device）。ZigBee网络中只能有一个协调器，可以有多个路由器和多个 终端设备。如图所示，黑色节点为协调器，灰色节点路由器，白色节点为终端设备。
【知识链接】
（3）终端设备（终端节点）的作用 ① 终端设备是Zigbee实现低功耗的核心，它的入网过程和路由器是一样 的。终端设备没有维持网络结构的职责，所以它并不是时刻都处在接收 状态的，大部分情况下它都将处于IDLE或者低功耗休眠模式。因此，它 可以由电池供电。 ② 终端设备会定时同自己的父节点进行通信，询问是否有发给自己的消 息，这个过程被形象地成为“心跳”。心跳周期也是在f8wConfig.cfg里 配置的：-DPOLL_RATE=1000。Zstack默认的心跳周期为1000ms，终端 节点每1s会同自己的父节点进行一次通信，处理属于自己的信息。 2. 信道 ZigBee采用的是免执照的工业科学医疗（ISM）频段，所以ZigBee使用了 3个频段，分别为：868MHz（欧洲）、915MHz（美国）、2.4GHz（全 球）。 3. PANID PANID其全称是Personal Area Network ID，一个网络只有一个PANID， 主要用于区分不同的网络，从而允许同一地区可以同时存在多个不同 PANID的ZigBee网络。