系統的軟件設計分為主節點和從節點兩部分。軟件設計采用功能模塊化的設計思路，系統又可分為初始化模塊、應用模塊和網絡管理模塊。其中初始化模塊包括單片機初始化模塊、射頻芯片初始化模塊和應用初始化模塊;應用模塊包括無線發送模塊、無線接收模塊、數據處理模塊、工作模式模塊;網絡管理模塊是通過路由協議組建無線網絡。

　　4.1 系統初始化

　　系統上電后，單片機根據主節點和從節點的區別對硬件和功能模塊進行初始化，設定各個引腳的功能、單片機的工作模式和資源分配，以及各個應用功能模塊的初始化。然后，通過SPI接口對無線射頻芯片進行初始化。射頻芯片的工作模式、頻率、傳輸速度、傳輸方式等都按主從節點分別設置。

　　4.2 數據處理

　　系統采用類似ZMAC協議的幀格式對數據進行打包通信。數據包的格式如下：

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　　數據包的前端加上8n位的前導碼，是為了使接收端進行幀同步。前導碼之后是幀同步字，當接收端收到幀同步字之后，開始接收數據。包長和校驗碼是接收端用來校驗數據接收錯誤與否。數據處理模塊負責在發送前和接收后對數據包進行信息處理。數據包分為網絡維護類和信息類，通過包類型位區分，其中數據包內數據位的信息不通。當網絡系統處于組建和維護期時，數據包屬于網絡維護類，數據位的信息為節點的路由信息。節點的路由信息包括到匯聚節點的跳數、到相鄰節點的鏈路質量評估信息、節點編號等。當網絡系統處于工作狀態時，數據位的信息為控制指令或數據碼。節點在數據信息發送前，數據處理模塊負責將需要發送的數據信息進行分類，然后向其中分別加入各種不同的位信息，形成成熟的待發送的數據包。節點在數據信息接收后，該模塊負責對數據包進行校驗，將數據包分類，然后對各種信息位進行分離整理。其中，在發送和接收時，通過對SI4432寄存器的配置操作，可以直接分離出配置位。配置位結構如下：

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　　4.3 數據發送和接收

　　數據發送模塊負責將數據包發送出去。當接收到發送指令時，首先通過SPI清空射頻芯片的發送FIFO，然后向發送FIFO里寫入需要發送的數據。打開射頻芯片發送完成中斷并禁止其他所有中斷。微控制器使能射頻芯片的發送功能，數據開始無線發送。將IRQ引腳拉高，并等待無線發送完成中斷。如果數據發送成功，則NIRQ變低電平。

　　數據接收模塊負責接收數據包。當接收到微控制器的接收指令時，首先通過SPI清空射頻芯片的接收FIFO。打開前導碼接收、幀同步中斷和接收包數據有效中斷，并關閉其他中斷。準備好開始接收。若引腳NIRQ變為低電平，且讀取到接收包數據有效中斷位，通過SPI讀取接收FIFO中的數據，關閉接收功能。發送和接收程序流程如圖5所示。

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