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zigbee学习笔记

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关于ZIGBEE技术

Zigbee的由来

在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。对工业,家庭自动化控制和遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,而工业自动化对无线通信的需求越来越强烈。正因此,经过人们长期努力,Zigbee协议在2003年中通过后,于2004正式问世了。

Zigbee是什么

Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网,每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站,在整个网络范围内,它们之间可以进行相互通信;每个网络节点间的距离可以从标准的75米,到扩展后的几百米,甚至几公里;另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如,你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee控制网络。

不同的是,Zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立,而移动通信网主要是为语音通信而建立;每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个Zigbee“基站”却不到1000元人民币;每个Zigbee 网络节点不仅本身可以与监控对对象,例如传感器连接直接进行数据采集和监控,它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料; 除此之外,每一个Zigbee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

每个Zigbee网络节点(FFD和RFD)可以可支持多到31个的传感器和受

控设备,每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。

Zigbee技术的应用领域

Zigbee技术的目标就是针对工业,家庭自动化,遥测遥控,汽车自动化、农业自动化和医疗护理等,例如灯光自动化控制,传感器的无线数据采集和监控,油田,电力,矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标例如城市中的车辆进行定位.

通常,符合如下条件之一的应用,就可以考虑采用Zigbee技术做无线传输:1.需要数据采集或监控的网点多;

2.要求传输的数据量不大,而要求设备成本低;

3.要求数据传输可性高,安全性高;

4.设备体积很小,不便放置较大的充电电池或者电源模块;

5.电池供电;

6.地形复杂,监测点多,需要较大的网络覆盖;

7.现有移动网络的覆盖盲区;

8.使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。

9.使用GPS效果差,或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。

Zigbee 技术的特点

省电:两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间。

可靠:采用了碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突;节点模块之间具有自动动态组网的功能,信息在整个Zigbee网络中通过自动路由的方式进行传输,从而保证了信息传输的可靠性。

时延短:针对时延敏感的应用做了优化,通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。

网络容量大:可支持达65000个节点。

安全:ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用通用的AES-128。

高保密性:64位出厂编号和支持AES-128加密。

Zigbee的发展前景

Zigbee技术和RFID 技术在2004年就被列为当今世界发展最快,市场前景最广阔的十大最新技术中的两个。关于这方面的报道,你只需在百度,或GOOGLE搜索栏中键入“Zigbee”,你就会看到大量的有关报道。总之,今后若干年,都将是Zigbee技术飞速发展的时期。

Zigbee技术在我国的应用情况

尽管,国内不少人已经开始关注Zigbee这们新技术,而且也有不少单位开始涉足Zigbee技术的开发工作,然而,由于Zigbee 本身是一种新的系统集成技术,应用软件的开发必须和网络传输,射频技术和底层软硬件控制技术结合在一起。因而深入理解这个来自国外的新技术,再组织一个在这几个方面都有丰富经验的配套的队伍,本身就不是一件容易的事情,因而,到目前为止,国内目前除了成都西谷曙光数字技术有限公司,真正将Zigbee技术开发成产品,并成功地

用于解决几个领域的实际生产问题而外,尚未见到其它报道。

Zigbee 和现有移动网(GPRS,CDMA-1X)的比较

1.无网络使用费:使用移动网需要长期支付网络使用费,而且是按节点终端的数量计算的,而Zigbee没有这笔费用;

2.设备投入低:使用移动网需要购买移动终端设备,每个终端的价格在人民币1000元上下,而使用Zigbee 网络,不仅Zigbee网络节点模块(相当于基站)费用每只人民币不到1000元,而且,主要使用的网络子节点(相当于手机)的价格还要低得多;

3.通信更可靠:由于现有移动网主要是为手机通信而设计的,尽管CDMA-1X和GPRS可以进行数据通信,但实践发现,不仅通信数率比设计速率低很多,而且数据通信的可靠信也存在一定的问题。而Zigbee网络则是专门为控制数据的传输而设计的,因而控制数据的传输具有相当的保证。

4.高度的灵活性和低成本:首先,通过使用覆盖距离不同,功能不同的Zigbee 网络节点,以及其它非Zigbee系统的低成本的无线收发模块,建立起一个Zigbee 局部自动化控制网,(这个网络可以是星型,树状,网状及其共同组成的复合网结构)再通过互联网或移动网与远端的计算机相连,从而实现低成本,高效率的工业自动化遥测遥控;

5.比起现有的移动网来,尽管Zigbee仅仅只是一个局域网,覆盖区域有限,但它却可以与现有的移动网,互联网和其它通信网络相连接,将许多Zigbee局域网相互连成为一个整体。有效的解决移动网的盲区覆盖问题:我们知道,现有移动网络在许多地方存在盲区,特别是铁路,公路,油田,矿山等野外,更是如此。而增加一个移动基站或直放站的费用是相当可观的,此时使用Zigbee网络进行盲区覆盖不仅经济有效,而且往往是现在唯一可行手段。

Zigbee与现有数传电台的比较

1.可靠性高:由于Zigbee模块的集成度远比一般数传电台高,分离元器件少,因而可靠性更高;

2.使用方便安全:因为集成度高,比起一般数传电台来,Zigbee收法模块体积可以做得很小,而且功耗低,例如成都西谷公司远距离传输模块(2-5公里),最大发射电流比一个CDMA手机还要小许多,因而很容易集成或直接安放在到设备之中,不仅使用方便,而且在户外使用时,不容易受到破坏;

3.抗干扰力强,保密性好,误码率低:Zigbee收发模块使用的是2.4G 直序扩频技术,比起一般FSK, ASK和跳频的数传电台来,具有更好的抗干扰能力,和更远的传输距离;参阅我们网站中有关CDMA直序扩频技术的优越性讨论,和Cypress公司有关实验报道。

4.免费频段:Zigbee使用的是免费频段,而许多数传电台所使用的频段不仅需要申请,而且每年都需要向国家无委会交纳相当的频率使用费。

5.价格低:Zigbee数传模块的价格只有具有类似功能的数传电台的几分之一;(2.4G,250kps,3-5公里距离DSSS 数传模块每只不到200元人民币)提供低成本,高可靠性的无线数传互联网平台(包括软件和硬件),以及相关技术支持,以满足不同客户的具体需要,就是我们的服务宗旨。

学习Zstack之1

Zstack情况:

本人采用的是TI的Zstack1.4.3协议,据说这个需要IAR7.30B及以上版本,

而目前市面上又没有破解,所以用的人很少,这也是我的机会!呵呵!(傻笑有点多,关键是WORD里没有表情符号,不能正常表达我此时的心情!)

正式开始:

开始之前在说一句:从TI网站上下载的Zstack的方法就不介绍了。否则就是从-1开始了而不是从0开始了-----------------我是这么觉得的!

第一步:安装Zstack

从TI官方网站上下载的Zstack为:swrc072c.zip,我想这个压缩包大家都认识。解压之后为:ZStack-CC2430-1.4.3.exe文件。这个安装文件大家都会了。默认安装路径为:C:\Texas Instruments\ZStack-1.4.3。安装之后在C:\Texas Instruments\ZStack-1.4.3目录下有各PDF文档为:Getting Started Guide CC2430.pdf,不用多说,这个肯定是要看的。既然把它放到这么前面,说明它是入门中的入门文档。下面就简单介绍下这个文档:

1、介绍了安装ZStack-CC2430-1.4.3.exe需要的硬件软件条件:需要电脑、操作系统为Windows 2000或Windows XP。至于更高或更低版本的本人没有尝试。

2、讲了安装流程。这个有点多余了,这年月哪个有电脑的没有安装上百上千次的软件啊?但是需要强调的是安装路径----默认就好!

3、接下来就是让我们看的第一个文档为:

Start->Programs->Texas Instruments->ZStack-1.4.3->Z-Stack User’s Guide,

既然让我看我就来看看这个文档!!

第二步:Z-Stack 用户指导

这个文档的更新时间为:2007年12月21日----应该还是比较新的版本。由于本人英文的却有限,就不翻译了,浏览一遍,把大概意思说下就可以了:1、介绍

1.1、适用范围

本文档适用于CC2430ZigBee开发板----CC2430ZDK。

2、产品包描述(TI提供的CC2430ZDK工具包)

2.1、安装包内容

这个就是上面提到的的ZStack-CC2430-1.4.3.exe安装之后的所有内容了。说白了就是包含Zstack开发所需要的所有软件和文档资料等。

2.2、开发板介绍

两块SmartRF04EB 评估版,每个都可以用于CC2430EM评估模块。如图1-1所示:

Figure 1: Chipcon SmartRF04EB Evaluation Board with CC2430EM 5块CC2430DB 评估板,如图1-2所示:

Figure 2: Chipcon CC2430DB Development Board

10个SOC_BB 评估板,每个都可以用于CC2430EM或CC2431EM。如图1-3所示:

Figure 3: Chipcon SOC_BB Battery Board

2.3、电缆

也就是包含开发包所需要的电缆,如RS232串口线,USB线等等附属配件。3、安装配置

3.1、主机配置

一台个人计算机----也就是电脑哈。我想玩嵌入式的应该都有,而现今不过时的配置就可以:下面是最低配置

.NET 1.1 架构

Windows XP Service Pack 1 (i如果是Windows XP) 1个串口(也就是RS232接口)s

1 USB接口

个人认为要求已经相当低了,如果你的电脑没有这配置,个人强烈建议马上扔掉!不过如今笔记本电脑很少有串口的,所以建议使用台式电脑,而且装机的时候一定要把串口引出,否则就比较麻烦了!

3.2、目标板需求

其实也是开发环境需求--- IAR EW8051。目前需要的版本为7.30B及以上。要求还是比较高的,因为目前这个版本没有破解的。但是在https://www.doczj.com/doc/d717960178.html,/上有30天评估版下载。这个版本使用一定要小心,因为如果30天之后仅仅是卸载IAR重新安装是没有用的,一般最笨的办法是重新安装操作系统。解决这个问题最好的办法就是买正版,呵呵,我想绝大多数像我这样的中国人都不会买的。除此之外最好的办法就是破解,但是目前这个破解极少,都是需要收费的,而且都是国外网站才有,所以我们就只好期望中国的高人抓紧破解并公开了!当然其他解决办法就相对来说很多了,比如安装后弄个还原点什么的;或者安装后我不停地使用(每天24小时),30天之后我觉得你也学会了,就不用IAR这个版本了,说不定就移植到低版本上去了;等等类似之法我觉得都可以的。本人采用的是本办法中相对比较聪明的,也是一位高人告诉我的:装个虚拟操作系统,在虚拟操作系统下时间可以随时更改,让它一直停留在某个时间,主要30天的试用就比较慢长了,只要你不要忘记改那时间。

4、产品安装过程

4.1、安装Z-Stack

这个也就是安装ZStack-CC2430-1.4.3.exe的过程。

4.2、IAR安装

一般来说安装选择默认路径,但是自定义路径也不会出问题的。注意IAR 版本7.30B及以上版本才可以运行1.4.3协议。

4.3、设备IEEE地址

每个CC2430DB, CC2430EM,和CC2431EM都已经排列了一个唯一的64位物理地址(IEEE地址),这个地址已经写到了CC2430内部FLASH里面,在CC2430DB, CC2430EM,和CC2431EM板的底部有这个地址标签。

这个地址被写入到FLASH的0x1FFF8地址中,注意这个地址也可以更改的,通过些FLASH软件,一般0xFFFFFFFFFFFFFFFF地址被认为是无效地址。

5、配置并试用Z-Stack

5.1、配置Z-Stack

这个详见5.3节。

5.2、逻辑类型

这里主要是介绍了ZIGBEE协议中的三种设备类型:

ZigBee 协调者(ZC):这个设备被配置为初始化并建立一个PAN网络

ZigBee 路由器(ZR):该设备被配置为加入一个存在的网络,可以加入一个协调求或路由器,然后允许其他设备加入它,在网络中路有数据信息。

ZigBee 终端节点(ZED):该设备被配置为加入一个存在的网络,可以加入一个协调求或路由器。

5.3、建立样品应用设备:SampleApp

基本上就是采用SampleApp应用中的Demo例子来演示整个流程,就是采用一个协调器和一个或多个路由器来形成一个ZigBee网络演示。在该例子中主要通过SmartRF04EB板上的某些跳线来完成设备类型的选型,当然这个方法在程序中是

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