基于Zigbee的无线病房呼叫系统主控中心的软件设计.pdfVIP

基于Zigbee的无线病房呼叫系统主控中心的软件设计

杨明极;李昕

【摘要】本文基于ZigBee技术的无线通信协议,设计了以ARM为核心的软件方

案.该方案采用嵌入Linux操作系统的S3C2410(ARM9)主控芯片和具有短距离,低

速率的Zigbee技术的CC2420无线模块,并利用友好的GUI开发工具QT在

ARM9上进行显示.结果证明,系统不仅实现了监控功能,而且有更好的便携性和实时

性.

【期刊名称】《黑龙江科技信息》

【年(卷),期】2010(000)007

【总页数】1页(P64)

【关键词】Zigbee;ARM9微处理器;QT

【作者】杨明极;李昕

【作者单位】哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院通信工程系,测控技术与仪

器黑龙江省高校重点实验室,黑龙江,哈尔滨,150040;哈尔滨理工大学测控技术与通

信工程学院通信工程系,测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室,黑龙江,哈尔

滨,150040

【正文语种】中文

新兴的Zigbee无线技术，它是一种短距离低速率的无线网络技术，具有更低的传

输数率和功率消耗[2]。本文利用Zigbee无线技术与嵌入Linux操作系统的

ARM9，设计病房呼叫系统的主控中心的软件，在ARM9上可以实时监控病人的

呼叫内容并实现应答，具有方便移动的特点，适合现代医院的需求。

Zigbee网络有低成本，易控制，低功耗，组网方便，网络健壮等特点，考虑到无

线病房呼叫的特点一数据传输量不大，要求低功耗，要求组网容易等，所以选用

Zigbee来组建无线病房呼叫网络。（见图1）。本方案的主控中心通过Zigbee

协调器CC2420构成的一个小型Zigbee网络接受从病房终端发送来的数据，协调

器的任务为接受终端节点入网,并且接收终端节点传输的数据。路由节点在网络中

担任中继任务,主要执行网络搭建和数据中继操作。终端节点在网络组建中主要控

制相应的传感器进行数据采集并进行简单的数据处理，通过路由节点向协调器发送

数据信息。发送到协调器的数据通过SPI传输给ARM9，并在其上进行显示。采

用星形拓扑结构,可实现一点对多点之间的串口设备数据的透明传输,保证了主控中

心监控的实时性和便捷性。

主控中心部分的数据传输可以主要分为两大部分，首先病房终端的数据要通过

Zigbee设备的无线网络传输给主控中心部分的Zigbee设备协调器，然后Zigbee

协调器再通过设备驱动程序把数据传输给ARM9微处理器，并在ARM9上进行显

示。

Zigbee协议就是无线通信设备之间进行数据交互的相互之间约定的方式，它包括

组网方式，数据通信方式，数据格式等。本设计采用星型拓扑结构，网络的组建主

要包括系统初始化，网络拓扑更新和节点通信几个方面。系统初始化后，Zigbee

协调器要采集活动节点信息，并为之分配一个唯一的节点号，完成系统地址表的初

始化。系统运行过程中，Zigbee协调器要与Zigbee路由器节点通信，并对它们

进行相应的控制。Zigbee协调器网络组建工作流程如图2所示。

ARM9微处理器是Zigbee协调器的主控芯片，也是主控中心的核心，它控制整个

系统的初始化，数据的传输与显示。而设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之

间的接口，它为应用程序屏蔽了硬件的细节[3]。Zigbee协调器可以通过驱动程序

把数据传输给ARM9。而ARM9通过SPI接口对CC2420无线通信模块进行操作，

因此为了完成应用程序对无线通信数据的收发，可以采用如图3所示的Zigbee设

备驱动程序设计。Zigbee协议在嵌入式Linux下的实现其实质是Zigbee设备驱

动程序开发过程中的一个关键步骤。

QT是一个多平台的C++图形用户界面应用程序框架，其对象容易扩展，可移植

性好，支持多个GUI平台的交互开发[4]。信号/槽机制是QT的一个中心特征并且

也许是QT与其它工具包的最不相同的部分，信号和槽用于对象间的通讯。根据

QT下信号与槽的原理，主程序通过按钮作为信号，下拉式或弹出式窗体的创建，

显示作为槽函数，由此建立不同功能