基于zigbeecc2530的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，人們呼吁快速便捷的網(wǎng)絡(luò)的呼聲也越來(lái)越來(lái)強(qiáng)烈，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)必定是未來(lái)世界的網(wǎng)絡(luò)主要發(fā)展方向。而3G時(shí)代無(wú)線應(yīng)用的日漸豐富，以及無(wú)線終端設(shè)備的層出不窮，對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，尤其是基于802.11技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，802.11n產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用逐漸成為市場(chǎng)主流應(yīng)用。ZigBee技術(shù)是一種新興的短距離、低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技

2、術(shù)。它是一種介于無(wú)限標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案，主要用于近距離無(wú)線連接。自己在學(xué)校學(xué)習(xí)期間熟悉了通信原理，簡(jiǎn)單的單片機(jī)知識(shí)，c語(yǔ)言編程等等。這些都能在這次的srtp里面得到體現(xiàn)。我們本次srtp重點(diǎn)研究了zigbee無(wú)線組網(wǎng)，結(jié)合TI z-stack無(wú)線傳感協(xié)議，在cc2530芯片的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)溫濕度光敏等數(shù)據(jù)的無(wú)線監(jiān)測(cè)，通過(guò)此次設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)驗(yàn)證zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的便捷性。</p><p>　　關(guān)鍵詞 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

3、 zigbee 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1 課題背景</b></p><p>　　機(jī)車在做牽引試驗(yàn)時(shí)，需對(duì)機(jī)車上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與傳輸系統(tǒng)，目前還是通過(guò)有線方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，由于線纜本身十分笨重，占用空間多，這就使得每次牽引試驗(yàn)時(shí)，不但接線

4、非常繁瑣，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。又由于受到振動(dòng)，連接電纜易損壞或者斷線，大大影響了數(shù)據(jù)采集的可靠性。針對(duì)目前牽引試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)存在的不足，擬采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)牽引試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與傳輸。該系統(tǒng)采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成測(cè)量系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)取消了常規(guī)的測(cè)量接線，采用無(wú)線傳輸采用由無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)車牽引試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與傳輸。所以采用ZigBee無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。采用軟測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

5、的檢測(cè)。測(cè)量數(shù)據(jù)，大大減少了試驗(yàn)所需的連線。提高了試驗(yàn)效率和試驗(yàn)的靈活性。本文通過(guò)對(duì)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的討論，重點(diǎn)研究了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備。</p><p>　　無(wú)線技術(shù)在傳感監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的有線通信方式因?yàn)槠涑杀靖?、布線復(fù)雜，已經(jīng)不能完全滿足人們的應(yīng)用需求了。由此，無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)按照傳輸范圍來(lái)劃分，可分為無(wú)線廣域網(wǎng)、無(wú)線城域網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)和無(wú)線個(gè)人域網(wǎng)。無(wú)線個(gè)人域網(wǎng)即短

6、距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，典型的短距離無(wú)線傳輸技術(shù)有：藍(lán)牙（Bluetooth）、ZigBee、WiFi等。</p><p>　　在工業(yè)控制、家庭自動(dòng)化和遙測(cè)遙感領(lǐng)域，藍(lán)牙（Bluetooth）雖然成本較低，成熟度高，但是傳輸距離有限，僅為10米，可以參與組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)少。WiFi雖然傳輸速度較快，傳輸距離達(dá)到100米，但是其價(jià)格偏高，功耗較大，組網(wǎng)能力較差。</p><p>　　相比之下ZigBee技術(shù)

7、則主要針對(duì)低成本、低功耗和低速率的無(wú)線通信市場(chǎng)，具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　功耗低：工作模式情況下，ZigBee技術(shù)傳輸速率低，傳輸數(shù)據(jù)量很小，因此信號(hào)的收發(fā)時(shí)間很短，其次在非工作模式時(shí)，ZigBee節(jié)點(diǎn)處于休眠模式。設(shè)備搜索時(shí)延一般為30ms，休眠激活時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15ms。由于工作時(shí)間較短、收發(fā)信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee節(jié)點(diǎn)非常省電，ZigBee節(jié)點(diǎn)的電池工

8、作時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右。同時(shí)，由于電池時(shí)間取決于很多因素，例如：電池種類、容量和應(yīng)用場(chǎng)合，ZigBee技術(shù)在協(xié)議上對(duì)電池使用也作了優(yōu)化。對(duì)于典型應(yīng)用，堿性電池可以使用數(shù)年，對(duì)于某些工作時(shí)間和總時(shí)間（工作時(shí)間+休眠時(shí)間）之比小于1%的情況. </p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸可靠：ZigBee的媒體接入控制層（MAC層）采用talk-when-ready的碰撞避免機(jī)制。在這種完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制下，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳

9、送需求時(shí)則立刻傳送，發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，并進(jìn)行確認(rèn)信息回復(fù)，若沒(méi)有得到確認(rèn)信息的回復(fù)就表示發(fā)生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以提高系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃浴Ｍ瑫r(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。同時(shí)ZigBee針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)使

10、它非常適宜支持簡(jiǎn)單器件。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件（FFD）和簡(jiǎn)化功能器件（RFD）。對(duì)全功能器件，要求它支持所有的49個(gè)基本參數(shù)。而對(duì)簡(jiǎn)化功能器件，在最小配置時(shí)只要求它支持38個(gè)基本參數(shù)。一個(gè)全功能器件可以與簡(jiǎn)化功能器件和其他全功能器件通話，可以按3種方式工作，分別為：個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器、協(xié)調(diào)器或器件。而簡(jiǎn)化功能器件只能與全功能器件通話，僅用于非常簡(jiǎn)單的應(yīng)用。一個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)最多包括有255個(gè)ZigBee網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)，其中一個(gè)

11、是主控（Master）設(shè)備，其余則是從屬（Slave）設(shè)備。若是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（Network Coordinator），整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以支持超過(guò)64000個(gè)ZigBee網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)，再加上各個(gè)Network Coordinator可互相連接，整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目將十分可觀。</p><p>　　兼容性：ZigBee技術(shù)與現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫集成。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（Coordinator）自動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)，采用

12、載波偵聽(tīng)/沖突檢測(cè)（CSMA-CA）方式進(jìn)行信道接入。為了可靠傳遞，還提供全握手協(xié)議。</p><p>　　安全性：Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，在數(shù)據(jù)傳輸中提供了三級(jí)安全性。第一級(jí)實(shí)際是無(wú)安全方式，對(duì)于某種應(yīng)用，如果安全并不重要或者上層已經(jīng)提供足夠的安全保護(hù)，器件就可以選擇這種方式來(lái)轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。對(duì)于第二級(jí)安全級(jí)別，器件可以使用接入控制清單（ACL）來(lái)防止非法器件獲取數(shù)據(jù)，在這一級(jí)不采取加密措施。第三

13、級(jí)安全級(jí)別在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移中采用屬于高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）的對(duì)稱密碼。AES可以用來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)凈荷和防止攻擊者冒充合法器件。 實(shí)現(xiàn)成本低：模塊的初始成本估計(jì)在6美元左右，很快就能降到1.5-2.5美元，且Zigbee協(xié)議免專利費(fèi)用。目前低速低功率的UWB芯片組的價(jià)格至少為20美元。而ZigBee的價(jià)格目標(biāo)僅為幾美分。</p><p>　　由于ZigBee技術(shù)具有上述特點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用在短距離低速率電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。

14、ZigBee聯(lián)盟預(yù)測(cè)的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)控制、消費(fèi)性電子設(shè)備、汽車自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)用設(shè)備控制等。</p><p>　　2 課題研究的目的意義</p><p>　　ZigBee技術(shù)具有低成本、低功耗、近距離、短時(shí)延、高容量、高安全及免執(zhí)照頻段等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于智能家庭、工業(yè)控制、自動(dòng)抄表、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和電信應(yīng)用等領(lǐng)域。</p><p>　　智能家

15、庭：現(xiàn)今家用電器已經(jīng)隨處可見(jiàn)了，如何將這些電器和電子設(shè)備聯(lián)系起來(lái)，組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，甚至可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到Internet，使得用戶可以方便地在任何地方監(jiān)控自己家里的情況？ZigBee技術(shù)提供了家庭智能化的技術(shù)支持，在ZigBee技術(shù)的支持下，家用電器可以組成一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)，省卻了在家里布線的煩惱。</p><p>　　工業(yè)控制：工廠環(huán)境當(dāng)中有大量的傳感器和控制器，可以利用ZigBee技術(shù)把它們連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控

16、，加強(qiáng)作業(yè)管理，降低成本。</p><p>　　自動(dòng)抄表：現(xiàn)在在大多數(shù)地方還是使用人工的方式來(lái)逐家逐戶進(jìn)行抄表，十分不方便。而ZigBee可以用于這個(gè)領(lǐng)域，利用傳感器把表的讀數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)把讀數(shù)直接發(fā)送到提供煤氣或水電的公司。使用ZigBee進(jìn)行抄表還可以帶來(lái)其它好處，比如煤氣或水電公司可以直接把一些信息發(fā)送給用戶，或者和節(jié)能相結(jié)合，當(dāng)發(fā)現(xiàn)能源使用過(guò)快的時(shí)候可以自動(dòng)降低使用速度。</

17、p><p>　　醫(yī)療監(jiān)護(hù)：醫(yī)療工作中，時(shí)常要獲得病人的生理指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)，可以通過(guò)放置傳感器構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些數(shù)據(jù)。由于是無(wú)線技術(shù)，傳感器之間不需要有線連接，被監(jiān)護(hù)的人也可以比較自由的行動(dòng)，非常方便。</p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：傳感器網(wǎng)絡(luò)也是最近的一個(gè)研究熱點(diǎn)，像貨物跟蹤、建筑物監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)等方面都有很好的應(yīng)用前景。傳感器網(wǎng)絡(luò)要求節(jié)點(diǎn)低成本、低功耗，并且能夠自動(dòng)組網(wǎng)、易于

18、維護(hù)、可靠性高。ZigBee在組網(wǎng)和低功耗方面的優(yōu)勢(shì)使得它成為傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一個(gè)很好的技術(shù)選擇。</p><p>　　此外，ZigBee技術(shù)也可以應(yīng)用到汽車電子、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和軍事領(lǐng)域中。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日漸興起，ZigBee技術(shù)將會(huì)扮演更為重要的角色。但是，物聯(lián)網(wǎng)的全面普及將是一個(gè)十分漫長(zhǎng)的過(guò)程，至少目前還在探索和實(shí)驗(yàn)階段，距離實(shí)用還有很長(zhǎng)的路要走。</p><p>　　雖然前景一片大好，

19、但是我們應(yīng)該清楚認(rèn)識(shí)到由于各方面的制約，ZigBee技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還有待時(shí)日，基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)說(shuō)不上成熟，主要表現(xiàn)在：ZigBee市場(chǎng)仍處于起步探索階段，終端產(chǎn)品和應(yīng)用大多處于研發(fā)階段，真正上市的少，且以家庭自動(dòng)化為主；潛在應(yīng)用多，但具有很大出貨量的典型應(yīng)用少，市場(chǎng)缺乏明確方向；使用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)星狀拓?fù)涞膽?yīng)用較多，體現(xiàn)ZigBee優(yōu)勢(shì)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用少；基于IEEE 802.15.4底層協(xié)議的應(yīng)用多，而基于Zig

20、Bee標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的應(yīng)用少</p><p>　　3 設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作及預(yù)期實(shí)現(xiàn)的目的</p><p>　　1 熟悉通信原理 zigbee是一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在組網(wǎng)過(guò)程中涉及到的廣播原理以及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)等都需要我去補(bǔ)充通信原理方面的知識(shí)</p><p>　　2 熟悉掌握IAR軟件的應(yīng)用 zigbee硬件里面的程序大部分是在IAR環(huán)境下完成編譯調(diào)試的</p>

21、<p>　　3 掌握基礎(chǔ)的射頻知識(shí) cc2530的芯片就是右51單片機(jī)跟射頻前端組成的，信息的發(fā)送與接受是靠射頻前端完成的</p><p>　　4 熟悉c語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)硬件編程，在設(shè)計(jì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候需要在zigbee網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層做編程工作，用到的語(yǔ)言就是c語(yǔ)言。</p><p>　　5 了解TI的z-stack協(xié)議</p><p>　　預(yù)期實(shí)現(xiàn)的效果

22、：把調(diào)試完成的程序燒寫進(jìn)zigbee硬件后可以成功組網(wǎng)，通過(guò)電腦可以觀察到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在電腦上可以監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的溫濕度光敏數(shù)值。</p><p>　　第二章 zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)概述</p><p>　　2.1 ZigBee概述</p><p>　　ZigBee一詞來(lái)源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來(lái)與同伴傳遞花

23、粉所在方位信息，也就是說(shuō)蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)，它是一種低成本、低功耗的近距離無(wú)線組網(wǎng)通信技術(shù)。2000年，IEEE 802.15工作組成立的任務(wù)組TG4（Task Group，TG）制定了IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)以低能耗、低速率傳輸、低成本為重點(diǎn)目標(biāo)，為設(shè)備之間的低速無(wú)線互連提供了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，就是ZigBee無(wú)線通信技術(shù)。</p><p>　　ZigBee協(xié)議是基于IEEE 802

24、.15.4標(biāo)準(zhǔn)的，由IEEE 802.15.4和ZigBee聯(lián)盟共同制定。IEEE 802.15.4工作組制定ZigBee協(xié)議的物理層（PHY）和媒體訪問(wèn)控制層（ MAC層）協(xié)議。ZigBee聯(lián)盟成立用于2002年，定義了ZigBee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層（APL）和安全服務(wù)規(guī)范。協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖2-1。</p><p>　　圖2-1 ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)</p><p>　　Zi

25、gBee協(xié)議由物理層(PHY)、介質(zhì)訪問(wèn)控制子層(MAC)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)，應(yīng)用層(APL)及安全服務(wù)提供層(SSP)五塊內(nèi)容組成。其中PHY層和MAC層標(biāo)準(zhǔn)由IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義，MAC層之上的NWK層，APL層及SSP層，由ZigBee聯(lián)盟的ZigBee標(biāo)準(zhǔn)定義。APL層由應(yīng)用支持層(APS)，應(yīng)用框架(AF)以及ZigBee設(shè)備對(duì)象(ZDO)及ZDO管理平臺(tái)組成[1]。</p><p>　　

26、PHY層定義了無(wú)線射頻應(yīng)該具備的特征，提供了868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2400MHz-24835MHz三種不同的頻段，分別支持20kbps、40kbps和250kbps的傳輸速率，1個(gè)、10個(gè)以及16個(gè)不同的信道Ⅲ。ZigBee的傳輸距離與輸出功率和環(huán)境參數(shù)有關(guān)，一般為10～100米之間。PHY層提供兩種服務(wù)：PHY層數(shù)據(jù)服務(wù)和PHY層管理服務(wù)，PHY層數(shù)據(jù)服務(wù)是通過(guò)無(wú)線信道發(fā)送和接收物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元

27、(PPDU)，PHY層的特性是激活和關(guān)閉無(wú)線收發(fā)器、能量檢測(cè)、鏈路質(zhì)量指示、空閑信道評(píng)估、通過(guò)物理媒介接收和發(fā)送分組數(shù)據(jù)。</p><p>　　MAC層使用CSMA-CA沖突避免機(jī)制對(duì)無(wú)線信道訪問(wèn)進(jìn)行控制，負(fù)責(zé)物理相鄰設(shè)備問(wèn)的可靠鏈接，支持關(guān)聯(lián)(Association)和退出關(guān)聯(lián)(Disassociation)以及MAC層安全。MAC層提供兩種服務(wù)：MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)和MAC層管理服務(wù)，MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)通過(guò)物理層數(shù)

28、據(jù)服務(wù)發(fā)送和接收MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU)。MAC層的主要功能是：進(jìn)行信標(biāo)管理、信道接入、保證時(shí)隙(GTS)管理、幀確認(rèn)應(yīng)答幀傳送、連接和斷開(kāi)連接。</p><p>　　NWK層提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址分配，組網(wǎng)管理，消息路由，路徑發(fā)現(xiàn)及維護(hù)等功能。NWK層主要是為了確保正確地操作IEEE 802.15.4．2003MAC子層和為應(yīng)用層提供服務(wù)接口。NWK層從概念上包括兩個(gè)服務(wù)實(shí)體：數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體和管理服務(wù)實(shí)體。NW

29、K層的責(zé)任主要包括加入和離開(kāi)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)用到的機(jī)制、應(yīng)用幀安全機(jī)制和他們的目的地路由幀機(jī)制，ZigBee協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)層還負(fù)責(zé)建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　ZigBee應(yīng)用層包括應(yīng)用支持子層(APS子層)、應(yīng)用框架(AF)和ZigBee設(shè)備對(duì)象(ZDO)。APS子層負(fù)責(zé)建立和維護(hù)綁定表，綁定表主要根據(jù)設(shè)備之間的服務(wù)和他們的需求使設(shè)備相互配對(duì)。ZigBee的應(yīng)用框架(AF)為各個(gè)用戶自定義的應(yīng)用對(duì)象提供了模板式

30、的活動(dòng)空間，并提供了鍵值對(duì)(KVP)服務(wù)和報(bào)文(MSG)服務(wù)供應(yīng)用對(duì)象的數(shù)據(jù)傳輸使用。一個(gè)設(shè)備允許最多240個(gè)用戶自定義應(yīng)用對(duì)象，分別指定在端點(diǎn)l至端點(diǎn)240上。ZDO可以看成是指配到端點(diǎn)O上的一個(gè)特殊的應(yīng)用對(duì)象，被所有ZigBee設(shè)備包含，是所有用戶自定義的應(yīng)用對(duì)象調(diào)用的一個(gè)功能集，包括網(wǎng)絡(luò)角色管理，綁定管理，安全管理等。</p><p>　　ZDO負(fù)責(zé)定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色(例如是ZigBee協(xié)調(diào)器或者Zig

31、Bee終端設(shè)備)、發(fā)現(xiàn)設(shè)備和決定他們提供哪種應(yīng)用服務(wù)，發(fā)現(xiàn)或響應(yīng)綁定請(qǐng)求，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立可靠的關(guān)聯(lián)。</p><p>　　安全服務(wù)提供者SSP(Security Service Provider)向NWK層和APS層提供安全服務(wù)。</p><p>　　ZigBee協(xié)議層與層之間是通過(guò)原語(yǔ)進(jìn)行信息的交換和應(yīng)答的。大多數(shù)層都向上層提供數(shù)據(jù)和管理兩種服務(wù)接口，數(shù)據(jù)SAP(Service Ac

32、cess Point)和管理SAP(Service Access Point)。數(shù)據(jù)服務(wù)接口的目標(biāo)是向上層提供所需的常規(guī)數(shù)據(jù)服務(wù)，管理服務(wù)接口的目標(biāo)是向上層提供訪問(wèn)內(nèi)部層參數(shù)、配置和管理數(shù)據(jù)的機(jī)制。</p><p>　　2.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)</p><p>　　ZigBee網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)主要包括設(shè)備類型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由方式三方面的內(nèi)容，ZigBee標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為協(xié)調(diào)器（Coor

33、dinator）、路由器(Router)和終端節(jié)點(diǎn)（End Device）。節(jié)點(diǎn)類型是網(wǎng)絡(luò)層的概念，反映了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫问?。ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有三種拓?fù)湫问剑盒切屯負(fù)洹?shù)型拓?fù)?、網(wǎng)狀拓?fù)鋄2]。</p><p>　　2.2.1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型</p><p>　　(1) 協(xié)調(diào)器（Coordinator）</p><p>　　在各種拓?fù)湫问降腪igBee網(wǎng)絡(luò)中，有且只有

34、一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，它負(fù)責(zé)選擇網(wǎng)絡(luò)所使用的頻率通道、建立網(wǎng)絡(luò)并將其他節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)、提供信息路由、安全管理和其他服務(wù)。</p><p>　　(2) 路由器（Router）</p><p>　　當(dāng)采用樹(shù)型和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，需要用到路由器節(jié)點(diǎn)，它也可以加入?yún)f(xié)調(diào)器，是網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離延伸的必要部件。它負(fù)責(zé)發(fā)送和接受節(jié)點(diǎn)自身信息；節(jié)點(diǎn)之間轉(zhuǎn)發(fā)信息；允許子節(jié)點(diǎn)通過(guò)它加入網(wǎng)絡(luò)。</p><p&

35、gt;<b>　　(3) 終端節(jié)點(diǎn)</b></p><p>　　終端節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)就是發(fā)送和接收信息，通常一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)不處在數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)時(shí)可進(jìn)入休眠狀態(tài)以降低能耗。</p><p>　　2.2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?lt;/p><p><b>　　(1) 星型拓?fù)?lt;/b></p><p>　　星型拓?fù)涫亲?/p>

36、簡(jiǎn)單的拓?fù)湫问?，如圖2-2。圖中包含一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和一些終端節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)只能和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，在兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通訊必須通過(guò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，其缺點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)路由只有唯一路徑。</p><p>　　圖2-2 星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</p><p><b>　　(2)樹(shù)型拓?fù)?lt;/b></p><p>　　樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2-3。協(xié)調(diào)

37、器可以連接路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)的路由器節(jié)點(diǎn)也可以連接路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)。直接通信只可以在父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行，非父子關(guān)系的節(jié)點(diǎn)只能間接通信。</p><p>　　圖2-3 樹(shù)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</p><p><b>　　(3)網(wǎng)狀拓?fù)?lt;/b></p><p>　　網(wǎng)狀拓?fù)淙鐖D2-4。網(wǎng)狀拓?fù)渚哂徐`活路由選擇方式，如果某個(gè)路由路徑出現(xiàn)問(wèn)題，

38、信息可自動(dòng)沿其他路徑進(jìn)行傳輸。任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可相互傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)按照Z(yǔ)igBee協(xié)議算法選擇最優(yōu)化路徑，以使網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定，通訊更有效率。</p><p>　　圖2-4 網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2.3 工作模式</p><p>　　ZigBee網(wǎng)絡(luò)的工作模式可以分為信標(biāo)(Beacon)模式和非信標(biāo)(Non-beacon)模式兩種。信標(biāo)模式可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

39、中所有設(shè)備的同步工作和同步休眠，以達(dá)到最大限度地節(jié)省功耗，而非信標(biāo)模式只允許ZE進(jìn)行周期性休眠，協(xié)調(diào)器和所有路由器設(shè)備長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)。</p><p>　　在信標(biāo)模式下，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)以一定的間隔時(shí)間(一般在15ms--4mins之間)向網(wǎng)絡(luò)廣播信標(biāo)幀，兩個(gè)信標(biāo)幀發(fā)送間隔之間有16個(gè)相同的時(shí)槽，這些時(shí)槽分為網(wǎng)絡(luò)休眠區(qū)和網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)區(qū)兩個(gè)部分，消息只能在網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)區(qū)的各個(gè)時(shí)槽內(nèi)發(fā)送。</p><p>

40、;　　非信標(biāo)模式下，ZigBee標(biāo)準(zhǔn)采用父節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn)緩存數(shù)據(jù)，終端節(jié)點(diǎn)主動(dòng)向其父節(jié)點(diǎn)提取數(shù)據(jù)的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)終端節(jié)點(diǎn)的周期性(周期可設(shè)置)休眠。網(wǎng)絡(luò)中所有的父節(jié)點(diǎn)需要為自己的子節(jié)點(diǎn)緩存數(shù)據(jù)幀，所有子節(jié)點(diǎn)的大多數(shù)時(shí)間都處于休眠狀態(tài)，周期性的醒來(lái)與父節(jié)點(diǎn)握手以確認(rèn)自己仍處于網(wǎng)絡(luò)中，并向父節(jié)點(diǎn)提取數(shù)據(jù)，其從休眠模式轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸模式一般只需要15ms。</p><p>　　第三章 CC2530芯片介紹</p>

41、<p>　　3.1 CC2530概述</p><p>　　CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530 結(jié)合了領(lǐng)先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM 和許多其他強(qiáng)大的功能。CC2530 有

42、四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB 的閃存。CC2530 具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。</p><p>　　CC2530 芯片延用了以往CC2430 芯片的架構(gòu)，在單個(gè)芯片上整合了ZigBee 射頻(RF) 前端、內(nèi)存和微控制器。它使用1 個(gè)8 位MCU（8051），具有12

43、8 KB 可編程閃存和8 KB 的RAM，還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)、幾個(gè)定時(shí)器（Timer）、AES128 協(xié)同處理器、看門狗定時(shí)器（Watchdog timer）、32 kHz 晶振的休眠模式定時(shí)器、上電復(fù)位電路(Power On Reset)、掉電檢測(cè)電路(Brown out detection)，以及21 個(gè)可編程I/O 引腳。 </p><p>　　CC2530 芯片采用0.18 μm CMOS 工

44、藝生產(chǎn)；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低 于27 mA 或25 mA。CC2530 的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動(dòng)模式的超短時(shí)間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長(zhǎng)的應(yīng)用。</p><p>　　3.2 CC2530模塊描述</p><p>　　CC2530 方框圖 </p><p>　　圖中模塊大致可以分為三類：CPU 和內(nèi)存相關(guān)的模塊；外設(shè)、時(shí)鐘和電源管理相關(guān)的模

45、塊，以及無(wú)線電相關(guān)的模塊。</p><p><b>　　CPU 和內(nèi)存</b></p><p>　　CC253x芯片系列中使用的8051 CPU內(nèi)核是一個(gè)單周期的8051兼容內(nèi)核。它有三種不同的內(nèi)存訪問(wèn)總線（SFR，DATA 和CODE/XDATA），單周期訪問(wèn)SFR，DATA 和主SRAM。它還包括一個(gè)調(diào)試接口和一個(gè)18 輸入擴(kuò)展中斷單元。</p>&

46、lt;p>　　中斷控制器總共提供了18 個(gè)中斷源，分為六個(gè)中斷組，每個(gè)與四個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)之一相關(guān)。當(dāng)設(shè)備從活動(dòng)模式回到空閑模式，任一中斷服務(wù)請(qǐng)求就被激發(fā)。一些中斷還可以從睡眠模式（供電模式1-3）喚醒設(shè)備。</p><p>　　內(nèi)存仲裁器位于系統(tǒng)中心，因?yàn)樗ㄟ^(guò)SFR 總線把CPU 和DMA 控制器和物理存儲(chǔ)器以及所有外設(shè)連接起來(lái)。內(nèi)存仲裁器有四個(gè)內(nèi)存訪問(wèn)點(diǎn)，每次訪問(wèn)可以映射到三個(gè)物理存儲(chǔ)器之一：一個(gè)8-KB

47、 SRAM、閃存存儲(chǔ)器和XREG/SFR 寄存器。它負(fù)責(zé)執(zhí)行仲裁，并確定同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)物理存儲(chǔ)器之間的順序。</p><p>　　8-KB SRAM映射到DATA存儲(chǔ)空間和部分XDATA存儲(chǔ)空間。8-KB SRAM是一個(gè)超低功耗的SRAM，即使數(shù)字部分掉電（供電模式2 和3）也能保留其內(nèi)容。這是對(duì)于低功耗應(yīng)用來(lái)說(shuō)很重要的一個(gè)功能。</p><p>　　32/64/128/256 KB閃存塊

48、為設(shè)備提供了內(nèi)電路可編程的非易失性程序存儲(chǔ)器，映射到XDATA 存儲(chǔ)空間。除了保存程序代碼和常量以外，非易失性存儲(chǔ)器允許應(yīng)用程序保存必須保留的數(shù)據(jù)，這樣設(shè)備重啟之后可以使用這些數(shù)據(jù)。使用這個(gè)功能，例如可以利用已經(jīng)保存的網(wǎng)絡(luò)具體數(shù)據(jù)，就不需要經(jīng)過(guò)完全啟動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)尋找和加入過(guò)程。</p><p><b>　　時(shí)鐘和電源管理</b></p><p>　　數(shù)字內(nèi)核和外設(shè)由一個(gè)1

49、.8-V 低差穩(wěn)壓器供電。它提供了電源管理功能，可以實(shí)現(xiàn)使用不同供電模式的長(zhǎng)電池壽命的低功耗運(yùn)行。有五種不同的復(fù)位源來(lái)復(fù)位設(shè)備。</p><p><b>　　外設(shè)</b></p><p>　　CC2530 包括許多不同的外設(shè)，允許應(yīng)用程序設(shè)計(jì)者開(kāi)發(fā)先進(jìn)的應(yīng)用。</p><p>　　調(diào)試接口執(zhí)行一個(gè)專有的兩線串行接口，用于內(nèi)電路調(diào)試。通過(guò)這個(gè)調(diào)試

50、接口，可以執(zhí)行整個(gè)閃存存儲(chǔ)器的擦除、控制使能哪個(gè)振蕩器、停止和開(kāi)始執(zhí)行用戶程序、執(zhí)行8051 內(nèi)核提供的指令、設(shè)置代碼斷點(diǎn)，以及內(nèi)核中全部指令的單步調(diào)試。使用這些技術(shù)，可以很好地執(zhí)行內(nèi)電路的調(diào)試和外部閃存的編程。</p><p>　　設(shè)備含有閃存存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)程序代碼。閃存存儲(chǔ)器可通過(guò)用戶軟件和調(diào)試接口編程。閃存控制器處理寫入和擦除嵌入式閃存存儲(chǔ)器。閃存控制器允許頁(yè)面擦除和4 字節(jié)編程。</p>&l

51、t;p>　　I/O控制器負(fù)責(zé)所有通用I/O引腳。CPU可以配置外設(shè)模塊是否控制某個(gè)引腳或它們是否受軟件控制，如果是的話，每個(gè)引腳配置為一個(gè)輸入還是輸出，是否連接襯墊里的一個(gè)上拉或下拉電阻。CPU 中斷可以分別在每個(gè)引腳上使能。每個(gè)連接到I/O 引腳的外設(shè)可以在兩個(gè)不同的I/O 引腳位置之間選擇，以確保在不同應(yīng)用程序中的靈活性。</p><p>　　系統(tǒng)可以使用一個(gè)多功能的五通道DMA控制器，使用XDATA存

52、儲(chǔ)空間訪問(wèn)存儲(chǔ)器，因此能夠訪問(wèn)所有物理存儲(chǔ)器。每個(gè)通道（觸發(fā)器、優(yōu)先級(jí)、傳輸模式、尋址模式、源和目標(biāo)指針和傳輸計(jì)數(shù)）用DMA 描述符在存儲(chǔ)器任何地方配置。許多硬件外設(shè)（AES 內(nèi)核、閃存控制器、USART、定時(shí)器、ADC 接口）通過(guò)使用DMA 控制器在SFR 或XREG 地址和閃存/SRAM 之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，獲得高效率操作。定時(shí)器1 是一個(gè)16 位定時(shí)器，具有定時(shí)器/PWM 功能。它有一個(gè)可編程的分頻器，一個(gè)16 位周期值，和五個(gè)各自

53、可編程的計(jì)數(shù)器/捕獲通道，每個(gè)都有一個(gè)16 位比較值。每個(gè)計(jì)數(shù)器/捕獲通道可以用作一個(gè)PWM輸出或捕獲輸入信號(hào)邊沿的時(shí)序。它還可以配置在IR產(chǎn)生模式，計(jì)算定時(shí)器3 周期，輸出是ANDed，定時(shí)器3 的輸出是用最小的CPU 互動(dòng)產(chǎn)生調(diào)制的消費(fèi)型IR 信號(hào)。</p><p>　　MAC定時(shí)器（定時(shí)器2）是專門為支持IEEE 802.15.4 MAC或軟件中其他時(shí)槽的協(xié)議設(shè)計(jì)。定時(shí)器有一個(gè)可配置的定時(shí)器周期和一個(gè)8 位

54、溢出計(jì)數(shù)器，可以用于保持跟蹤已經(jīng)經(jīng)過(guò)的周期數(shù)。一個(gè)16 位捕獲寄存器也用于記錄收到/發(fā)送一個(gè)幀開(kāi)始界定符的精確時(shí)間，或傳輸結(jié)束的精確時(shí)間，還有一個(gè)16 位輸出比較寄存器可以在具體時(shí)間產(chǎn)生不同的選通命令（開(kāi)始RX，開(kāi)始TX，等等）到無(wú)線模塊。定時(shí)器3 和定時(shí)器4 是8 位定時(shí)器，具有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器/PWM 功能。它們有一個(gè)可編程的分頻器，一個(gè)8 位的周期值，一個(gè)可編程的計(jì)數(shù)器通道，具有一個(gè)8 位的比較值。每個(gè)計(jì)數(shù)器通道可以用作一個(gè)PWM

55、輸出。</p><p>　　睡眠定時(shí)器是一個(gè)超低功耗的定時(shí)器，計(jì)算32-kHz 晶振或32-kHz RC 振蕩器的周期。睡眠定時(shí)器在除了供電模式3 的所有工作模式下不斷運(yùn)行。這一定時(shí)器的典型應(yīng)用是作為實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器，或作為一個(gè)喚醒定時(shí)器跳出供電模式1 或2。</p><p>　　ADC支持7到12位的分辨率，分別在30 kHz或4 kHz的帶寬。DC和音頻轉(zhuǎn)換可以使用高達(dá)八個(gè)輸入通道（端口0）

56、。輸入可以選擇作為單端或差分。參考電壓可以是內(nèi)部電壓、AVDD 或是一個(gè)單端或差分外部信號(hào)。ADC 還有一個(gè)溫度傳感輸入通道。ADC 可以自動(dòng)執(zhí)行定期抽樣或轉(zhuǎn)換通道序列的程序。</p><p>　　隨機(jī)數(shù)發(fā)生器使用一個(gè)16 位LFSR 來(lái)產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)，這可以被CPU 讀取或由選通命令處理器直接使用。例如隨機(jī)數(shù)可以用作產(chǎn)生隨機(jī)密鑰，用于安全。</p><p>　　AES加密/解密內(nèi)核允許用戶

57、使用帶有128位密鑰的AES算法加密和解密數(shù)據(jù)。這一內(nèi)核能夠支持IEEE 802.15.4 MAC 安全、ZigBee 網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層要求的AES 操作。</p><p>　　一個(gè)內(nèi)置的看門狗允許CC2530 在固件掛起的情況下復(fù)位自身。當(dāng)看門狗定時(shí)器由軟件使能，它必須定期清除；否則，當(dāng)它超時(shí)就復(fù)位它就復(fù)位設(shè)備。或者它可以配置用作一個(gè)通用32-kHz 定時(shí)器。</p><p>　　USAR

58、T 0和USART 1每個(gè)被配置為一個(gè)SPI主/從或一個(gè)UART。它們?yōu)镽X和TX提供了雙緩沖，以及硬件流控制，因此非常適合于高吞吐量的全雙工應(yīng)用。每個(gè)都有自己的高精度波特率發(fā)生器，因此可以使普通定時(shí)器空閑出來(lái)用作其他用途。</p><p><b>　　無(wú)線設(shè)備</b></p><p>　　CC2530 具有一個(gè)IEEE 802.15.4 兼容無(wú)線收發(fā)器。RF 內(nèi)核控

59、制模擬無(wú)線模塊。另外，它提供了MCU 和無(wú)線設(shè)備之間的一個(gè)接口，這使得可以發(fā)出命令，讀取狀態(tài)，自動(dòng)操作和確定無(wú)線設(shè)備事件的順序。無(wú)線設(shè)備還包括一個(gè)數(shù)據(jù)包過(guò)濾和地址識(shí)別模塊。</p><p>　　3.3 CC2530引腳描述</p><p>　　CC2530的引腳圖</p><p>　　引腳名稱 引腳 引腳類型 描述</p><p>　　AV

60、DD1 28 電源（模擬） 2-V–3.6-V 模擬電源連接</p><p>　　AVDD2 27 電源（模擬） 2-V–3.6-V 模擬電源連接</p><p>　　AVDD3 24 電源（模擬） 2-V–3.6-V 模擬電源連接</p><p>　　AVDD4 29 電源（模擬） 2-V–3.6-V 模擬電源連接</p><p>　　AV

61、DD5 21 電源（模擬） 2-V–3.6-V 模擬電源連接</p><p>　　AVDD6 31 電源（模擬） 2-V–3.6-V 模擬電源連接</p><p>　　DCOUPL 40 電源（數(shù)字） 1.8V 數(shù)字電源去耦。不使用外部電路供應(yīng)。</p><p>　　DVDD1 39 電源（數(shù)字） 2-V–3.6-V 數(shù)字電源連接</p><p&

62、gt;　　DVDD2 10 電源（數(shù)字） 2-V–3.6-V 數(shù)字電源連接</p><p>　　GND - 接地 接地襯墊必須連接到一個(gè)堅(jiān)固的接地面。</p><p>　　GND 1，2，3，4 未使用的引腳 連接到GND</p><p>　　P0_0 19 數(shù)字I/O 端口0.0</p><p>　　P0_1 18 數(shù)字I/O 端口0.1&

63、lt;/p><p>　　P0_2 17 數(shù)字I/O 端口0.2</p><p>　　P0_3 16 數(shù)字I/O 端口0.3</p><p>　　P0_4 15 數(shù)字I/O 端口0.4</p><p>　　P0_5 14 數(shù)字I/O 端口0.5</p><p>　　P0_6 13 數(shù)字I/O 端口0.6</p>

64、<p>　　P0_7 12 數(shù)字I/O 端口0.7</p><p>　　P1_0 11 數(shù)字I/O 端口1.0-20-mA 驅(qū)動(dòng)能力</p><p>　　P1_1 9 數(shù)字I/O 端口1.1-20-mA 驅(qū)動(dòng)能力</p><p>　　P1_2 8 數(shù)字I/O 端口1.2</p><p>　　P1_3 7 數(shù)字I/O 端口1.3&l

65、t;/p><p>　　P1_4 6 數(shù)字I/O 端口1.4</p><p>　　P1_5 5 數(shù)字I/O 端口1.5</p><p>　　P1_6 38 數(shù)字I/O 端口1.6</p><p>　　P1_7 37 數(shù)字I/O 端口1.7</p><p>　　P2_0 36 數(shù)字I/O 端口2.0</p>&l

66、t;p>　　P2_1 35 數(shù)字I/O 端口2.1</p><p>　　P2_2 34 數(shù)字I/O 端口2.2</p><p>　　P2_3 33 數(shù)字I/O 模擬端口2.3/32.768 kHz XOSC</p><p>　　P2_4 32 數(shù)字I/O 模擬端口2.4/32.768 kHz XOSC</p><p>　　RBIAS 3

67、0 模擬I/O 參考電流的外部精密偏置電阻</p><p>　　RESET_N 20 數(shù)字輸入 復(fù)位，活動(dòng)到低電平</p><p>　　RF_N 26 RF I/O RX 期間負(fù)RF 輸入信號(hào)到LNA </p><p>　　RF_P 25 RF I/O RX 期間正RF 輸入信號(hào)到LNA</p><p>　　XOSC_Q1 22 模擬I/O

68、32-MHz 晶振引腳1或外部時(shí)鐘輸入</p><p>　　XOSC_Q2 23 模擬I/O 32-MHz 晶振引腳2</p><p>　　第四章 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介</p><p>　　本系統(tǒng)由三類節(jié)點(diǎn)組成：ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)。圖3-1所示是其組成示意圖，其中ZigBe

69、e協(xié)調(diào)器是分布式處理中心，即匯聚節(jié)點(diǎn)。多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)置于不同的監(jiān)測(cè)區(qū)域，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)先把數(shù)據(jù)傳給匯聚節(jié)點(diǎn)，然后匯聚節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳給上位機(jī)做進(jìn)一步處理并顯示給用戶。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)可以與多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通信，這樣可以使本系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)區(qū)域，何時(shí)檢測(cè)哪個(gè)區(qū)域通常由用戶通過(guò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)來(lái)控制。當(dāng)被檢測(cè)區(qū)域的障礙物較多或者協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)距離傳感器節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，可以通過(guò)增加路由器節(jié)點(diǎn)來(lái)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。當(dāng)用戶沒(méi)有數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)只進(jìn)行低功耗的信

70、道掃描。系統(tǒng)工作流程示意圖如下</p><p>　　圖4-1 采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖</p><p>　　4.2 對(duì)每個(gè)部分的功能和指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)介紹</p><p>　　(1)信息收集終端：即協(xié)調(diào)器，就是設(shè)計(jì)的zigbee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)， 完成網(wǎng)絡(luò)的建立與維護(hù)，和節(jié)點(diǎn)之間綁定的建立，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯總，然后以有線的方式傳送到上位機(jī)軟件，進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理。本設(shè)計(jì)采用RS-23

71、2串口將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。在本設(shè)計(jì)中可以通過(guò)串口助手老查看溫濕度光敏等傳感器數(shù)據(jù)。</p><p>　　(2)溫濕度光敏傳感器節(jié)點(diǎn)：即節(jié)點(diǎn)，放置在需要采集數(shù)據(jù)的地方。溫濕度光敏采集終端可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的加入、與協(xié)調(diào)器綁定的建立對(duì)溫濕度光敏的檢測(cè)。檢測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到協(xié)調(diào)器。</p><p>　　(3)上位機(jī)：本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的上位機(jī)選擇了PC機(jī)，由于srtp確定以來(lái)反

72、復(fù)對(duì)方案進(jìn)行了探討研究用PC機(jī)作為上位機(jī)軟件最穩(wěn)定，查閱了大量資料可以用通過(guò)不同的技術(shù)手段選擇不同的上位機(jī)，帶ARM設(shè)備開(kāi)發(fā)板，移動(dòng)終端等等都可以作為上位機(jī)。</p><p>　　4.3 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?） 設(shè)備的描述</b></p><p>　　程序中，兩種設(shè)備被配置：傳感器和中心收集設(shè)備[3]。</p

73、><p>　　中心收集設(shè)備作為協(xié)調(diào)器或路由器啟動(dòng)，描述為：</p><p>　　const SimpleDescriptionFormat_t zb_SimpleDesc =</p><p>　　{MY_ENDPOINT_ID, // 端點(diǎn)</p><p>　　MY_PROFILE_ID, //

74、 Profile ID</p><p>　　DEV_ID_COLLECTOR, // 設(shè)備 ID</p><p>　　DEVICE_VERSION_COLLECTOR, // 設(shè)備版本</p><p>　　0, // 保留</p><p>　　NUM_IN_CMD_C

75、OLLECTOR, // 輸入命令數(shù)量</p><p>　　(cId_t *) zb_InCmdList, // 輸入命令列表</p><p>　　NUM_OUT_CMD_COLLECTOR, // 輸出命令數(shù)量</p><p>　　(cId_t *) NULL // 輸出命令列表</p>&l

76、t;p><b>　　};</b></p><p>　　傳感器設(shè)備的描述為：</p><p>　　const SimpleDescriptionFormat_t zb_SimpleDesc =</p><p>　　{MY_ENDPOINT_ID, // 端點(diǎn)</p><p>　　MY_PROF

77、ILE_ID, // Profile ID</p><p>　　DEV_ID_COLLECTOR, // 設(shè)備 ID</p><p>　　DEVICE_VERSION_COLLECTOR, // 設(shè)備版本</p><p>　　0, // 保留</p>

78、<p>　　NUM_IN_CMD_COLLECTOR, // 輸入命令數(shù)量</p><p>　　(cId_t *) zb_InCmdList, // 輸入命令列表</p><p>　　NUM_OUT_CMD_SENSOR, // 輸出命令數(shù)量</p><p>　　(cId_t *) zb_OutCmdList

79、 // 輸出命令列表</p><p><b>　　};</b></p><p>　　(2) sht11溫濕度傳感器部分工作程序</p><p>　　#define data p1-1</p><p>　　#define sck p1-0</p><p>　　#define ack 1&

80、lt;/p><p>　　#define noack 0</p><p>　　#define measure_temp 0x03 //測(cè)量溫度命令</p><p>　　#define measure_humi 0x05 //測(cè)量濕度命令</p><p><b>　　// 讀溫濕度命令</b></p><

81、p>　　char s-measure(unsigned char *p-value, unsigned char *p-checksum, unsigned char mode )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char error=0; </p><p>　　unsigned int

82、i;C </p><p>　　s_transstart();//傳輸開(kāi)始</p><p>　　switch(mode)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case temp:error+=s_write_byte(measure_temp);break;</p><

83、p>　　case humi:error+=s_write_byte(measure_humi);break </p><p>　　default:break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<65535;i++) if(data==0) break;</p>&

84、lt;p>　　if(data) reeor+=1;</p><p>　　*(p_value)=s_read_byte(ack);</p><p>　　*(p_value+1)=s_read_byte(ack); </p><p>　　*p_checksum=s_read_byte(noack);</p><p>　　return err

85、or;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　// 溫濕度值變換及溫度補(bǔ)償</p><p>　　void calc_sth15(float *p_humidity,float *p_temperature)</p><p><b>　　{</b></p><

86、p>　　const float c1=-4.0;</p><p>　　const float c2=0.0405;</p><p>　　const float c3=-0.0000028;</p><p>　　const float t1=-0.01;</p><p>　　const float t2=0.00008;</p>

87、;<p>　　float rh=*p_humidity;</p><p>　　float t=*p_temperature;</p><p>　　float rh_lin;</p><p>　　float th_ture;</p><p>　　float t_c;</p><p>　　t_c=t*0.01

88、-40;</p><p>　　rh_lin=c3*rh*rh+c2*rh+c1;</p><p>　　trh_ture=(t_c-25)*(t1+t2*rh)+rh_lin;</p><p>　　*p_temperature=t-c;</p><p>　　*p_humidity=rh_ture;</p><p><

89、;b>　　}</b></p><p>　　//從相對(duì)溫度和濕度計(jì)算露點(diǎn)</p><p>　　char calc_dewpoint(float h,float t)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　float logex,dew_point;</p><p&

90、gt;　　logex=0.66077+7.5*t/(237.3+t)+[log 10(h)-2];</p><p>　　dew_point=(logex-0.6607)*237.3/(0.66077+7.5-logex);</p><p>　　return dew_point;</p><p><b>　　}</b></p>&l

91、t;p>　　//動(dòng)態(tài)顯示接口程序</p><p>　　DIR: MOV R0,#79H</p><p>　　MOV R3,#01H</p><p><b>　　MOV A,R3</b></p><p>　　LD0: MOV DPTR,#0101H</p><p>　　MOVX @DP

92、TR,A</p><p><b>　　INC DPTR</b></p><p><b>　　MOV A,@R0</b></p><p>　　ADD A,#12H</p><p>　　MOVX A,@A+PC</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p>

93、<p><b>　　ACLL DL1</b></p><p><b>　　INC R0</b></p><p><b>　　MOV A,R3</b></p><p>　　JB ACC.5,LD1</p><p><b>　　RL A</b><

94、;/p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p><b>　　AJMP LD0</b></p><p>　　LD1: RET</p><p>　　DSEG: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH</p><p>　　

95、DSEG1: DB 7DH, 07H, 7FH, 6FH, 77H, 7CH</p><p>　　DSEG2: DB 39H, 5EH, 79H, 71H, 73H, 3EH</p><p>　　DSEG3: DB 31H, 61H, 1CH, 23H, 40H, 03H</p><p>　　DSEG4: DB 18H, 00H, 0

96、0H, 00H</p><p>　　DL1: MOV R7, #02H[DW]</p><p>　　DL: MOV R6, #0FFH</p><p>　　DL6: DJNZ R6, DL6</p><p>　　DJNZ R7, DL</p><p><b>　　RET</

97、b></p><p><b>　　光敏采集實(shí)現(xiàn)程序</b></p><p>　　#include "ioCC2530.h" </p><p>　　#include "string.h"</p><p>　　typedef signed short int16;</

98、p><p>　　typedef unsigned short uint16;</p><p>　　typedef unsigned char uchar;</p><p>　　typedef unsigned int uint;</p><p>　　char TxData[2]; //存儲(chǔ)發(fā)送字符串</p><p&g

99、t;　　uint16 LightLevel;</p><p>　　uint16 myApp_ReadLightLevel( void );</p><p>　　/****************************************************************************</p><p>　　* 名 稱: InitUa

100、rt()</p><p>　　* 功 能: 串口初始化函數(shù)</p><p><b>　　* 入口參數(shù): 無(wú)</b></p><p><b>　　* 出口參數(shù): 無(wú)</b></p><p>　　***************************************************

101、*************************/</p><p>　　void InitUart(void)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　PERCFG = 0x00; //外設(shè)控制寄存器 USART 0的IO位置:0為P0口位置1 </p><p>　　P0SEL

102、 = 0x0c; //P0_2,P0_3用作串口（外設(shè)功能）</p><p>　　P2DIR &= ~0XC0; //P0優(yōu)先作為UART0</p><p>　　U0CSR |= 0x80; //設(shè)置為UART方式</p><p>　　U0GCR |= 11; </p>

103、;<p>　　U0BAUD |= 216; //波特率設(shè)為115200</p><p>　　UTX0IF = 0; //UART0 TX中斷標(biāo)志初始置位0</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/**********************************

104、******************************************</p><p>　　* 名 稱: UartSendString()</p><p>　　* 功 能: 串口發(fā)送函數(shù)</p><p>　　* 入口參數(shù): Data:發(fā)送緩沖區(qū) len:發(fā)送長(zhǎng)度</p><p><b>　　* 出口參數(shù)

105、: 無(wú)</b></p><p>　　****************************************************************************/</p><p>　　void UartSendString(char *Data, int len)</p><p><b>　　{</b>&

106、lt;/p><p><b>　　uint i;</b></p><p>　　for(i=0; i<len; i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　U0DBUF = *Data++;</p><p>　　while(UTX0IF == 0);&

107、lt;/p><p>　　UTX0IF = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****************************************************************************&

108、lt;/p><p>　　* 名 稱: DelayMS()</p><p>　　* 功 能: 以毫秒為單位延時(shí) 16M時(shí)約為535,32M時(shí)要調(diào)整,系統(tǒng)時(shí)鐘不修改默認(rèn)為16M</p><p>　　* 入口參數(shù): msec 延時(shí)參數(shù)，值越大延時(shí)越久</p><p><b>　　* 出口參數(shù): 無(wú)</b></p&

109、gt;<p>　　****************************************************************************/</p><p>　　void DelayMS(uint msec)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　uint

110、 i,j;</b></p><p>　　for (i=0; i<msec; i++)</p><p>　　for (j=0; j<1070; j++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*****************************************

111、*************************************</p><p>　　* @fn main</p><p><b>　　*</b></p><p><b>　　* @brief</b></p><p>　　* Main function of applicati

112、on example.</p><p><b>　　*</b></p><p>　　* Parameters:</p><p><b>　　*</b></p><p>　　* @param void</p><p><b>　　*</b></p&

113、gt;<p>　　* @return void</p><p><b>　　*</b></p><p>　　******************************************************************************/</p><p>　　void main(void)</p&

114、gt;<p><b>　　{</b></p><p>　　CLKCONCMD &= ~0x40; //設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘源為32MHZ晶振</p><p>　　while(CLKCONSTA & 0x40); //等待晶振穩(wěn)定為32M</p><p>　　CLKCONCMD