XBee S2无线传感器网络

Question

我正在开发一个无线传感器网络，其中我有一个协调器路由器(API模式2)连接到Raspberry Pi 2，或者API模式2中的更多路由器。每个路由器都连接到一个Arduino Uno。Unos还安装了不同的传感器(温度、湿度等)。我必须将数据从传感器发送到协调程序并进行处理。我已经使用一个路由器和协调器成功地传输了数据(只有两个XBee S2模块)。在Arduini上，我使用安德鲁的库https://github.com/andrewrapp/xbee-arduino，在Pi上，我使用Python库https://github.com/nioinnovation/python-xbee。对于单个路由器和协调器，我的代码是: Arduino代码(路由器)：

#include <XBee.h>
#include <math.h> 
// create the XBee object
XBee xbee = XBee();

int sensor = A5;
uint8_t payload[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
// union to convert float to byte string
union u_tag {
    uint8_t b[4];
    float fval;
} u;


// SH + SL Address of receiving XBee
XBeeAddress64 addr64 = XBeeAddress64(0x0013a200, 0x40DC7C90);
ZBTxRequest zbTx = ZBTxRequest(addr64, payload, sizeof(payload));
ZBTxStatusResponse txStatus = ZBTxStatusResponse();

int statusLed = 13;
int errorLed = 12;

void flashLed(int pin, int times, int wait) {

  for (int i = 0; i < times; i++) {
    digitalWrite(pin, HIGH);
    delay(wait);
    digitalWrite(pin, LOW);

    if (i + 1 < times) {
      delay(wait);
    }
  }
}

double Thermistor(int RawADC)
{
  double Temp;
  Temp = log(10000.0 * ((1024.0 / RawADC - 1)));
  Temp = 1 / (0.001129148 + (0.000234125 + (0.0000000876741 * Temp * Temp )) * Temp );
  Temp = Temp - 273.15;            // Convert Kelvin to Celcius
  //Temp = (Temp * 9.0)/ 5.0 + 32.0; // Convert Celcius to Fahrenheit
  return Temp;
}

void setup() {
  pinMode(statusLed, OUTPUT);
  pinMode(errorLed, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  float rawADC = analogRead(sensor);
  float t = Thermistor (rawADC);

  // check if returns are valid, if they are NaN (not a number) then something went wrong!
  if (!isnan(t)) {

    // convert temperature into a byte array and copy it into the payload array
    u.fval = t;
    for (int i=0;i<4;i++){
      payload[i]=u.b[i];
    }
    u.fval = 100.33;
    for (int i=0;i<4;i++){
      payload[i+4]=u.b[i];
    }

    xbee.send(zbTx);
    flashLed(statusLed, 1, 100);        // flash TX indicator


    // after sending a tx request, we expect a status response, wait up to half second for the status response
    if (xbee.readPacket(500)) {
      // got a response!
      // should be a znet tx status             
      if (xbee.getResponse().getApiId() == ZB_TX_STATUS_RESPONSE) {
        xbee.getResponse().getZBTxStatusResponse(txStatus);

        // get the delivery status, the fifth byte
        if (txStatus.getDeliveryStatus() == SUCCESS) {
          // success.  time to celebrate
          flashLed(statusLed, 5, 50); 
        } else {
          // the remote XBee did not receive our packet. is it powered on?
          flashLed(errorLed, 3, 500);
        }
      }
    } else if (xbee.getResponse().isError()) {
      //nss.print("Error reading packet.  Error code: ");  
      //nss.println(xbee.getResponse().getErrorCode());
    } else {
      // local XBee did not provide a timely TX Status Response -- should not happen
      flashLed(errorLed, 1, 50);
    }
  }
  delay(2000);
}

树莓Pi码(协调员)：

from xbee import ZigBee
import serial
import struct
import datetime

PORT = '/dev/ttyUSB0'
BAUD_RATE = 9600

def hex(bindata):
    return ''.join('%02x' % ord(byte) for byte in bindata)

# Open serial port
ser = serial.Serial(PORT, BAUD_RATE)

# Create API object
xbee = ZigBee(ser,escaped=True)

# Continuously read and print packets
while True:
    try:
        response = xbee.wait_read_frame()
        sa = hex(response['source_addr_long'])
        rf = hex(response['rf_data'])
        obj = createObject(response)
        obj.createPacket()
        print ("Temperature: %.2f" % obj.packet['temperature'],
        "Humidity: %.2f" % obj.packet['humidity'], 
        "Source Address: 0x%s" % obj.packet['sourceAddressShort'],
        "Timestamp: %s" % obj.packet['timestamp'].isoformat())
    except KeyboardInterrupt:
        break

ser.close()

class createObject:
    def __init__(self, response):
        self.sourceAddrLong = hex(response['source_addr_long'])
        self.rfData = hex(response['rf_data'])
        self.sourceAddrShort = hex(response['source_addr_long'][4:])
        self.options = response.pop('options')
        self.frameType = response['id']
        self.temperature = struct.unpack('f',response['rf_data'][0:4])[0]
        self.humidity = struct.unpack('f',response['rf_data'][4:])[0]
        self.dataLength = len(response['rf_data'])
        self.packet={}
        self.dateNow = datetime.datetime.utcnow()
        self.packetJson=0

    def createPacket(self):
        self.packet.update({
                'timestamp' : self.dateNow,
                'temperature' : self.temperature,
                'humidity' : self.humidity,
                'dataLength' : self.dataLength,
                'sourceAddressLong' : self.sourceAddrLong,
                'sourceAddressShort' : self.sourceAddrShort,
                'options' : self.options,
                'frameType' : self.frameType
                })

我有几个问题我找不到答案。我几乎到处都找过了，但还是有些困惑。

1. 在Arduino代码中，最后有一部分代码检查状态响应(我没有编写代码，而是在internet上找到的)。当我设置它时，我的errorLED连接到pin 12闪烁一次，查看代码，这意味着“本地XBee没有提供及时的TX状态响应”。我的问题是，我是否必须亲自从python的协调器中发送响应，还是自动生成的？如果我要自己做，我该怎么做？因为现在还没有反应。我的设置工作良好，因为我得到了正确的值，我的Pi。
2. 当我有多个路由器时，我如何在代码中处理它？我是每隔2秒从arduino发送一次传感器值，然后循环遍历Pi上的地址，还是有另一种通常的方式？我对此很困惑。
3. 现在，如果我添加更多的路由器，它们将继续发送带有传感器值的帧，协调器在循环中读取它们。如何设置系统，以便协调器向每个路由器发送一个信号并请求数据，然后路由器用数据进行应答？有可能吗？

Answer 1

1. 当本地XBee确认向远程XBee的传递时，传输状态帧将自动发生。这是一种低级的承认。我猜这段代码的逻辑中有一个问题。也许500毫秒后才会有反应。唯一的方法是重构代码，不断轮询本地XBee的帧，每两秒钟发送一次传感器状态帧，并跟踪上次成功传输状态帧出现的时间。我建议在这里也提高波特率，特别是因为现有的Arduino代码没有像它应该的那样频繁地处理字节(例如，在不读取串口的情况下空转2秒)。
2. 看起来，Raspberry Pi代码已经设置为处理来自“连续读取和打印数据包”循环中的多个设备的数据。我建议将XBee模块配置为115200bps，并使用新值更新Python代码，这样就不会限制数据速率。
3. 您目前的设计更容易管理--网络上的路由器总是会报告它们的传感器读数。我认为您甚至可以更新代码以使用00000000-00000000作为目标地址，并且路由器将始终发送到协调器。但是您可以修改Raspberry代码，以保留一个路由器MAC地址列表(通过ATND节点发现发现)，并根据需要向它们发送请求。您需要修改Arduino代码以监视入站帧，并在请求传入时生成出站帧。

我建议在您的设置中添加第二个路由器，而不需要任何代码更改，然后看看它是如何工作的。据我所知，Raspberry Pi将只打印具有不同源地址的数据包。