3 系統軟件設計
系統軟件主要包括ZigBee協調器節(jié)點程序、路由器節(jié)點程序、終端節(jié)點程序和監(jiān)控計算機程序。監(jiān)控計算機程序實現對光伏照明系統的監(jiān)控和數據處理，LED路燈通斷控制，以及與之相連的另外一套光伏發(fā)電系統和環(huán)境監(jiān)測系統的數據采集和監(jiān)控。監(jiān)控計算機與協調器節(jié)點通信通過二進制編碼的方式進行通信，每隔5 s發(fā)送1次采集命令。其數據包格式如下：

其中，數據包包頭(HEADER)占2字節(jié)，可設置為0x81、Ox82，用于區(qū)分是計算機數據包輸出還是數據包輸入；數據長度(LENGTH)為1字節(jié)；命令類型包括充電機數據采集、路燈開關狀態(tài)采集、環(huán)境參數采集等；數據字節(jié)數由LENGTH指定；數據CRC校驗占1字節(jié)。
ZigBee節(jié)點程序是在TI公司提供的ZStack-1．4．3-1．2．1協議棧的基礎上編寫的，可以實現網絡建立、節(jié)點加入和退出、數據傳輸等功能。該協議棧將應用層和堆棧層進行了分離，提供了類似于操作系統的運行機制(OSAL)(主要包括任務的注冊、初始化、啟動，任務間的消息交換，任務同步，中斷處理，以及時間管理和內存分配等)，具有很好的可移植性。
節(jié)點程序流程如圖5所示。當對硬件和協議棧各層初始化后，采用有限狀態(tài)機以事件輪詢方式對事件進行處理。如果同時有幾個事件發(fā)生，則判斷事件優(yōu)先級后逐次處理。該協議棧提供了豐富的API函數供用戶調用，這種軟件構架可方便地構造用戶應用程序。由于對終端節(jié)點的供電是由光伏充電機根據監(jiān)控計算機的命令來控制，因此在正常情況下終端節(jié)點每天都會加人和退出網絡。

ZigBee節(jié)點之間的通信有兩種尋址方式，分別通過固定的64位IEEE地址和16位網絡地址來尋找網絡設備。當節(jié)點加入ZigBee網絡時，它可以通過協調器隨機獲取唯一的l6位網絡地址。光伏照明系統要求能按照路燈的編號任意控制其點亮或者關閉，而要與特定節(jié)點通信必須采用IEEE地址，故利用TI公司提供的SmartRF軟件對ZigBee節(jié)點的64位IEEE地址進行人工分配。協調器向終端節(jié)點傳送數據使用AF_DataReqt-lest()函數實現，該函數需要節(jié)點的網絡地址作為參數，通過IEEE地址獲取16位網絡地址的功能由NLME_GetShortAddr()函數實現。程序設計中，在應用層添加用戶所需要的任務，對接收到的事件進行處理。節(jié)點在啟動時需完成以下工作：初始化CC2430和協議棧；幫助協調器節(jié)點建立ZigBee網絡，設置網絡PAN ID，等待其他節(jié)點加入網絡；對監(jiān)控計算機傳送的命令進行解析和轉發(fā)；讀取路由器和各個終端節(jié)點發(fā)送的狀態(tài)數據，并轉發(fā)給監(jiān)控計算機處理。
配置ZigBee設備對象(ZD0)端點時，網內的所有節(jié)點其端點ID和端點描述符必須相同，否則節(jié)點之間不能進行通信。圖5的程序流程主要是針對用戶事件處理(包括串口事件、數據傳送事件、定時器事件等)，路由器和終端節(jié)點的程序設計流程類似，分別在用戶事件中根據協調
器發(fā)送的命令類型完成充電機狀態(tài)數據采集、回傳，以及路燈開關控制。

結語
將ZigBee無線網絡用于光伏照明系統控制，具有通信距離遠、成本低，維護方便等優(yōu)點，控制路燈總數可達64盞，覆蓋范圍大于300 m，并可以進一步擴展。該系統已經成功應用于建設部太陽能建筑應用示范工程，且通過建設部驗收。