Zigbee开发技术及实践第3章 Zigbee硬件设计
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《ZigBee开发技术——CC2530单片机原理及应用》教学大纲
《ZigBee开发技术——CC2530单片机原理及应用》教学大纲ZigBee development technology -- the principle and applicationof CC2530 microcontroller（供物联网、通信工程及以外的其他本科专业使用）前言ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，可工作在 2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率。
CC2530结合了德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee 协议栈（Z-Stack™），提供了一个强大和完整的ZigBee 解决方案。
本课程的教学目的是，以ZigBee技术硬件资源为依托，了解支撑ZigBee技术的核心芯片CC2530的开发与应用、掌握开发环境的安装和使用，掌握通用I/O、振荡器和时钟的设置、ADC的采集的使用、CC2530串口、DMA、定时器使用、CC2530的无线发送和接收，为后续课程打下基础。
本大纲可与以下参考资料配套使用：1、王小强，欧阳骏，黄宁淋.ZigBee无线传感器网络设计与设计[M].北京：化学工业出版社，20122、姜仲，刘丹.ZigBee技术与实训教程--基于CC2530的无线传感网技术[M].北京：清华大学出版社，20143、李文仲，等.ZigBee2007/PRO协议栈实验与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，20095、瞿雷，刘盛德，胡咸斌.ZigBee技术及应用[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2007该大纲适用于物联网、电子信息工程、计算机科学与技术、通信工程、、计算机网络、自动化等专业的教学工作。
本课程是一门理论与实践并重的课程，为了达到预期的教学效果与目的，大纲所列教学内容可通过多媒体电子课件进行典型的示例讲解、必要的现场实际操作演示、适量的课堂练习、与理论课程相配套的上机实验以及及时辅导答疑等方式进行教学。
《ZigBee开发技术及实践》课程教学大纲
《ZigBee开发技术及实践》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：dq04221020课程名称：ZigBee开发技术及实践 Development Technology and Practice of ZigBee学时/学分：24/1.5实验学时：6课程类别：专业提升课程性质：选修课适用专业：电子信息工程开设学期：第六学期先行课程：电子技术基础（模拟与数字）、信号与系统二、课程简介《Zigbee开发技术及实践》课程是物联网工程、通信工程和电子信息工程的专业课程，是物联网工程的基础课程。
通过本课程理论的学习，使学生深入了解Zigbee的基本概念，熟悉掌握Zigbee技术原理、Zigbee节点硬件设计、CC2530基础开发、CC2530无线射频、ZSTACK协议栈分析和ZSTACK协议栈应用开发。
通过实践篇的学习，使学生深入掌握CC2530的基础开发，以及ZSTACK协议栈的运行机制。
三、课程目标及学生应达到的能力通过本课程的学习，应达到的目标及能力如下：目标1：能够分析、计算和设计典型的ZigBee网络。
目标2：能够使用CC2530设计无线传感网络。
目标3：能够根据无线传感网络的参数要求、信号特性等问题，选择研究路线，设计可行的实验方案。
目标4：能够根据项目要求进行物联网相关节点及网络的设计与开发。
四、课程目标对毕业要求的支撑五、课程教学内容（一）ZigBee技术开发概述1.主要教学内容：Zigbee技术概述；由来和发展；zigbee技术特点；Zigbee协议架构；Zigbee软件开发平台；IAR软件集成开发平台；物理地址修改软件；Zigbee Sniffer；辅助软件；Zigbee硬件开发平台；无线传感器网络与Zigbee的关系；无线传感器网络概述；2.知识点与能力点要求：知识点：掌握Zigbee技术概念，理解Zigbee技术特点，掌握Zigbee芯片，了解几种常见的Zigbee协议栈，掌握Zigbee软硬件开发平台的建立和安装，理解Zigbee与无线传感器网络的关系。
zigbee实习报告
以与任何物理设备通信的全功能设备,也叫络节点;精简功能设备,因其内部功能结构简单、
上层应用少,且某些仅仅包含ieee标准协议栈,所有又被称为ieee节点(ieeenode)。络协
调器的主要功能是协调建立络,其他功能还包括:传输络信标,管理络节点,存储络节
点信息并且提供关联节点之间的路由信息。此外,络协调器要存储一些基本信息,如节点数
是简化功能的设备(rfd)。在络中,ffd通常有3种工作状态:作为个人区域络的协调器
(pan);作为路由器;作为一个终端设备。一个ffd可以同时和多个rfd或多个其他的ffd通信,
而对于rfd,它只能和一个ffd进行通信,故只能作为终端设备。zigbee协调器,即zigbee的
个域协调器,是络建立的起点,负责络的初始化,确定个域标识符和络工作的物理
= 0;
16. }
17. }
18. if(rxtxflag == 3)
19. {
20.
21. if(recdata[0]==a)
22. {
(recdata[1]==0)
24.{
= 0;
= 1;
= 1;// a0# 关所 有led
28.}
30.{
31. rled = 1;
32. yled = 1;
33. gled = 1; // a1# 开所 有led
逐渐成为无线传感器络的首选通信协议。工作于无须注册的 ghz ism频段,传输速率为
10～250 kb/s,传输距离为10～75 m。该项技术自XX年起由zigbee技术联盟研究开发,采
用ieee 标准作为其物理层和媒体接入子层标准、络层及上层标准,即zigbee技
术标准。以传感器和自组织络为代表的无线应用并不需要较高的传输带宽,但却需要较低的
上层应用少,且某些仅仅包含ieee标准协议栈,所有又被称为ieee节点(ieeenode)。络协
调器的主要功能是协调建立络,其他功能还包括:传输络信标,管理络节点,存储络节
点信息并且提供关联节点之间的路由信息。此外,络协调器要存储一些基本信息,如节点数
是简化功能的设备(rfd)。在络中,ffd通常有3种工作状态:作为个人区域络的协调器
(pan);作为路由器;作为一个终端设备。一个ffd可以同时和多个rfd或多个其他的ffd通信,
而对于rfd,它只能和一个ffd进行通信,故只能作为终端设备。zigbee协调器,即zigbee的
个域协调器,是络建立的起点,负责络的初始化,确定个域标识符和络工作的物理
= 0;
16. }
17. }
18. if(rxtxflag == 3)
19. {
20.
21. if(recdata[0]==a)
22. {
(recdata[1]==0)
24.{
= 0;
= 1;
= 1;// a0# 关所 有led
28.}
30.{
31. rled = 1;
32. yled = 1;
33. gled = 1; // a1# 开所 有led
逐渐成为无线传感器络的首选通信协议。工作于无须注册的 ghz ism频段,传输速率为
10～250 kb/s,传输距离为10～75 m。该项技术自XX年起由zigbee技术联盟研究开发,采
用ieee 标准作为其物理层和媒体接入子层标准、络层及上层标准,即zigbee技
术标准。以传感器和自组织络为代表的无线应用并不需要较高的传输带宽,但却需要较低的
Zigbee开发技术及实践(丁春强)第8章
点，其网络结构采用网状型网络，数据汇聚到协调器节点
之后，由协调器传给PC机或用户，其结构框架如图8-1所示。
19
图8-1 整体设计框架
20 数据采集：数据采集部分通过终端节点来进行，有
以下两种方式。
终端节点通过接收协调器的命令，每隔一段时间采 集一次温度和湿度以及光敏传感器的数据。
终端节点每隔一段时间后主动向协调器发送采集的
点，它们的MYID分别为1、2、3、4、5、6。
在路由器加入网络后，路由器节点将通过 Send_shortAddMessage()函数向协调器发送本身的地址信息，
其代码如下：
【描述8.D.1】 DongheAppRouter.c // 网络状态改变函数
void
DhAppRouterManage_ProcessZDOStateChange(devStates_t state)
以收集包括土壤湿度、pH值、温度、湿度等信息。这些信
息的采集和处理经由Zigbee网络传输到控制中心，供农民 决策和参考。
15 4. 智能家居
由于生活质量的日益改善，各种家电设备的高度自
动化和智能化已经成为一种消费需求。Zigbee技术在无线 传感器网络和各种无线终端控制方面有良好的前景，为传
感器网络和控制设备提出了新的方案。Zigbee的网络控制
往往会选用Zigbee终端设备做为数据采集节点，路由器做
为网络路由中继节点。
30 8.2.3 应用协议制定
在编写程序之前需要制定通信协议，本系统的通信
协议包括两部分，即协调器与路由器的通信协议以及PC机 与协调器的通信协议。
1. 协调器与路由器
根据应用的需求，协调器与路由器的通信分为两种 情况：
第三章 zigbee网络原理与开发PPT课件
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.3 ZIGBEE 版本介绍
1.1 无线网络数据传输协议对比
1.1 无线网络数据传输协议对比
Zigbee与现有标准传输协议的比较：
1.1 无线网络数据传输协议对比
因此：Zigbee数据 速率较低，不适 用于传输大数据 量的应用领域。
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.3 一个例程
我们通过上面的点亮 LED例子来说明这个功能 的使用方法。
void main(void) { P1DIR = 0xFF; while(1)
首先修改工程的代码， {
在这里我们要实Βιβλιοθήκη 两个设#ifndef Blink_LED
备在一个工程中实现不同 的功能，两个模块的名称 分别定义为：Blink_LED 和Open_LED。实现的功
2007年底，ZigBee PRO推出。
目前已经吸引了一些最具创新性和在世界知名的组织，如华 为、罗格朗、施耐德、飞利浦、霍尼韦尔等知名企业，一个 由400多家企业和其他组织构成的非营利性开放联合体，
1.4 ZIGBEE无线网络通信信道分析
信道编号
中心频率/MHz 信道间隔/MHz 频率上限/MHz 频率下限/MHz
主要内容
3.1 Zigbee简介 3.2 Zigbee开发环境及调试 3.3 Zigbee 硬件简介 3.4 Zigbee无线传感器网络开发基础 3.5 Zigbee无线传感器网络高级开发 3.6 Zigbee无线传感器网络管理 3.7 Zigbee 无线传感器网络开发实例
1、《Zigbee开发技术与实践》课程教学大纲4
《Zigbee开发技术与实践》课程教学大纲总学时：72学分：4第一部分课程大纲总论一、课程的性质、目的和任务课程性质：《Zigbee开发技术与实践》是高职高专计算机网络技术及相关专业的一门专业课，其设置目的在于使学生通过学习本课程，能够掌握Zigbee开发技术与实践的基本开发，在实际工作中能够设计相关产品。
课程目的：本课程从Zigbee的基本概念出发，循序渐进地介绍了Zigbee开发技术的Zigbee软件开发平台、Zigbee技术原理、Zigbee硬件设计、CC2530基础开发、无线射频与MAC层、Zstack协议栈、Zstack系统移植、Zstack应用开发，基本上覆盖了Zigbee开发技术与实践的主要知识。
课程任务：《Zigbee开发技术与实践》对物联网应用技术专业学生非常重要，通过这门课程的学习，可以掌握物联网工程的开发，可以对物联网工程实施管理，对于物联网工程安全也非常必要，是物联网工程师必备的知识。
2、教学的基本要求1.了解和掌握Zigbee软件开发平台的安装、设置；2.理解Zigbee技术原理的概念；3.熟练掌握Zigbee硬件设计、CC2530基础开发；4.理解无线射频与MAC层、Zstack协议栈。
5.掌握Zstack系统移植的实现方法；6.掌握Zstack应用开发的方法三、教学安排及学时分配章节教学内容（含实践）理论学时实践学时合计第一章 Zigbee概述426第二章Zigbee技术原理448第三章Zigbee硬件设计448第四章CC2530基础开发8614第五章无线射频与MAC层448第六章Zstack协议栈8614第七章Zstack系统移植426第八章Zstack应用开发628合计423072四、教学方法与重点、难点（一）教学方法：采用多媒体教学、教师讲授与学生动手实验相结合。
1、理论讲授：利用多媒体教学讲解相关理论，将内容制成图文并茂的电子课件；利用板书和电子教案两种形式进行穿插教学，适当的配合课间课后习题，以巩固教学效果。
基于zigbee的课程设计
基于zigbee的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生了解并掌握Zigbee无线通信技术的基本原理和应用场景。
2. 使学生了解Zigbee协议栈的架构和关键参数配置。
3. 帮助学生掌握基于Zigbee的传感器网络节点的设计与实现。
技能目标：1. 培养学生运用Zigbee模块进行无线数据传输的能力。
2. 培养学生设计和搭建基于Zigbee的传感器网络系统的实际操作能力。
3. 提高学生分析并解决Zigbee通信过程中问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网技术的兴趣和热爱，激发学生探索新技术的好奇心。
2. 培养学生的团队合作意识，提高学生在团队项目中的沟通与协作能力。
3. 引导学生关注无线通信技术在日常生活中的应用，认识到科技对社会发展的积极作用。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合当前物联网技术的发展趋势，以Zigbee技术为核心，培养学生的实际操作能力和创新意识。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对新兴技术充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生在实际操作中发现问题、解决问题，提高学生的动手能力和技术应用能力。
通过课程学习，使学生能够达到课程目标所设定的具体学习成果。
二、教学内容1. Zigbee技术概述：介绍Zigbee技术的起源、发展历程、主要特点和应用领域，使学生建立对Zigbee技术的基本认识。
教材章节：第一章《无线传感网络概述》2. Zigbee协议栈：讲解Zigbee协议栈的架构、关键层及其功能，分析Zigbee协议参数配置方法。
教材章节：第二章《Zigbee协议栈》3. Zigbee硬件设计：介绍Zigbee模块硬件设计方法，包括传感器接口设计、电源管理、天线设计等。
教材章节：第三章《Zigbee硬件设计》4. Zigbee软件开发：讲解Zigbee软件开发流程，分析Zigbee协议栈编程方法，介绍常见的编程工具和调试技巧。
第03章、ZigBee开发平台简介
CC2530802.15.4和ZigBee应用的单芯片解决方案，经济且低功耗。
CC2530有四种不同的版本：CC2530-F32256，分128/256CC2530整合了全集成的高效射频收发机及业界标准的增强型8051微控制器，8RAM和其他强大的支持功能和外设CC2530概述主要特点：高达256kB的闪存和20kB的擦除周期，以支持无线更新和大型应用程序8kB RAM用于更为复杂的应用和Zigbee应用可编程输出功率达+4dBmCC2530核心模块CC2530核心模块电流传感器电流输入经过电流取样检测电路后，成为电压信号，使用差分运放完成电流方向的识别，差分运放输出的双端信号经差分 放后，成为单端信号，再经衰减电路调整到适合AD冲器输出到无线节点模块的温湿度及光电传感器使用专用温湿度传感器湿度信号采集。
使用敏探头经运放处理后输出电压信号到扩展模块-传感器、控制器电压输出控制采用IIC接口的DA实现程控电压输出，电压输出DA芯片使用TI的“DAC5573”,缓冲放大运放使用TLV2372。
扩展模块-传感器、控制器串口将带硬件流控制的TTL电平的UART信号，转换成RS232信号。
配合特定的程序，可实现外部RS232接口的模块的控制（以2530无线节点模块为MASTER）,或直接实现无线协调器功能。
扩展模块继电器继电器模块采用GPIO可任意配置成常开或常闭触点（使用双刀双触继电器，提高可靠性，使用跳线选择），按键或外部为输入，使用下拉电阻作为默认值）（有效时输出中断信号）。
硬件调试工具程序编辑、编译、调试SmartRF闪存编程器菜单Project/Create New Project….创建工程，选择工程类型、命名新工程、保存。
编译、连接、下载调试–界面调试-汇编模式下的程序跟踪1）TI Z-Stack是基于一个轮转查询式操作系统的2）一个最简单的操作系统就是这么一段程序代码，它的使命就是对几项不同的任务进行调度，使其协调有序地在CPU上运行。
1、《Zigbee开发技术与实践》课程教学大纲4
《Zigbee开发技术与实践》课程教学大纲总学时：72学分：4第一部分课程大纲总论一、课程的性质、目的和任务课程性质：《Zigbee开发技术与实践》是高职高专计算机网络技术及相关专业的一门专业课，其设置目的在于使学生通过学习本课程，能够掌握Zigbee开发技术与实践的基本开发，在实际工作中能够设计相关产品。
课程目的：本课程从Zigbee的基本概念出发，循序渐进地介绍了Zigbee开发技术的Zigbee软件开发平台、Zigbee技术原理、Zigbee硬件设计、CC2530基础开发、无线射频与MAC层、Zstack协议栈、Zstack系统移植、Zstack应用开发，基本上覆盖了Zigbee开发技术与实践的主要知识。
课程任务：《Zigbee开发技术与实践》对物联网应用技术专业学生非常重要，通过这门课程的学习，可以掌握物联网工程的开发，可以对物联网工程实施管理，对于物联网工程安全也非常必要，是物联网工程师必备的知识。
2、教学的基本要求1.了解和掌握Zigbee软件开发平台的安装、设置；2.理解Zigbee技术原理的概念；3.熟练掌握Zigbee硬件设计、CC2530基础开发；4.理解无线射频与MAC层、Zstack协议栈。
5.掌握Zstack系统移植的实现方法；6.掌握Zstack应用开发的方法三、教学安排及学时分配章节教学内容（含实践）理论学时实践学时合计第一章 Zigbee概述426第二章Zigbee技术原理448第三章Zigbee硬件设计448第四章CC2530基础开发8614第五章无线射频与MAC层448第六章Zstack协议栈8614第七章Zstack系统移植426第八章Zstack应用开发628合计423072四、教学方法与重点、难点（一）教学方法：采用多媒体教学、教师讲授与学生动手实验相结合。
1、理论讲授：利用多媒体教学讲解相关理论，将内容制成图文并茂的电子课件；利用板书和电子教案两种形式进行穿插教学，适当的配合课间课后习题，以巩固教学效果。
无线传感网络技术 第三章典型的ZIGBEE 协议栈及解决方案
3 单芯片集成SOCБайду номын сангаас
该方案是将协议处理和无线射频处理集成在一个芯片上。 ✓ 早期典型的产品有TI 公司的CC2430，CC2430 使用一个8051 8 位MCU 内核，并具备128KB闪存和8KB
RAM ，可用于构建各种类型的ZIGBEE设备，包括调谐器、路由器和终端设备。CC2430片内资源丰富，包含 模数转换器(ADC) 、若干定时器、AES-128 协同处理器、看门狗定时器、32kHz 晶振的休眠模式定时器、上 电复位电路(Power-On-Reset)、掉电检测电路(Brown-out-detection)，以及21 个可编程I/O 引脚。 ✓ Freescale公司单芯片集成SOC主要有MC1321X系列芯片，该系列芯片集成了MC9S08GT MCU 和MC1320x 收发信机，闪存可以在16～60 KB 的范围内选择，符合802.15.4 标准，包括一个集成的发送/接收（T/R）开 关，可以降低对外部组件的需求，进而降低原料成本和系统总成本，支持Freescale的软件栈选项、简单MAC （SMAC）、802.15.4 MAC 和全ZIGBEE 堆栈。此外MC13211 提供16 KB 的闪存和1 KB 的RAM，非常适合 采用SMAC 软件的点到点或星形网络中的经济高效的专属应用。对于更大规模的联网，则可以使用具有32 KB 的内存和2 KB 的RAM 内存的MC13212芯片。MC13213具有60 KB 的内存和4 KB 的RAM，提供可编程 时钟、4 MHz （或更高）频率运行的标准4线SPI、外部低噪声放大器和功率放大器（PA）。 ✓ EMBER公司早期推出EM250芯片，片内含有16 位低功耗微控制器，128KB 闪存，5K RAM，2.4GHz无线射 频模块，同时提供有EmberZNet 2.1 协议栈。最新的EmberZNet 协议版本已经迭代到2.8，芯片EFR32MG13 内核为ARM Cortex-M4，可工作于2.4GHz，闪存容量为512KB，内存容量为64 KB。
该方案是将协议处理和无线射频处理集成在一个芯片上。 ✓ 早期典型的产品有TI 公司的CC2430，CC2430 使用一个8051 8 位MCU 内核，并具备128KB闪存和8KB
RAM ，可用于构建各种类型的ZIGBEE设备，包括调谐器、路由器和终端设备。CC2430片内资源丰富，包含 模数转换器(ADC) 、若干定时器、AES-128 协同处理器、看门狗定时器、32kHz 晶振的休眠模式定时器、上 电复位电路(Power-On-Reset)、掉电检测电路(Brown-out-detection)，以及21 个可编程I/O 引脚。 ✓ Freescale公司单芯片集成SOC主要有MC1321X系列芯片，该系列芯片集成了MC9S08GT MCU 和MC1320x 收发信机，闪存可以在16～60 KB 的范围内选择，符合802.15.4 标准，包括一个集成的发送/接收（T/R）开 关，可以降低对外部组件的需求，进而降低原料成本和系统总成本，支持Freescale的软件栈选项、简单MAC （SMAC）、802.15.4 MAC 和全ZIGBEE 堆栈。此外MC13211 提供16 KB 的闪存和1 KB 的RAM，非常适合 采用SMAC 软件的点到点或星形网络中的经济高效的专属应用。对于更大规模的联网，则可以使用具有32 KB 的内存和2 KB 的RAM 内存的MC13212芯片。MC13213具有60 KB 的内存和4 KB 的RAM，提供可编程 时钟、4 MHz （或更高）频率运行的标准4线SPI、外部低噪声放大器和功率放大器（PA）。 ✓ EMBER公司早期推出EM250芯片，片内含有16 位低功耗微控制器，128KB 闪存，5K RAM，2.4GHz无线射 频模块，同时提供有EmberZNet 2.1 协议栈。最新的EmberZNet 协议版本已经迭代到2.8，芯片EFR32MG13 内核为ARM Cortex-M4，可工作于2.4GHz，闪存容量为512KB，内存容量为64 KB。
Zigbee开发技术及实践(丁春强)第1章
传感器网络项目，开启了现代无线传感器网络研究的先例。
此项目由美国国防部高级研究计划局信息处理技术办公室 主任Robert Kahn主导，并由卡耐基· 梅隆大学、匹兹堡大
学和麻省理工学院等大学研究人员配合，旨在建立一个由
空间分布的低功耗传感器节点构成的网络。这些节点之间 相互协作并自主运行，将信息送达处理的节点。
1.1 Zigbee技术概述
Zigbee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本 的双向无线通信技术。它主要用于距离短、功耗低且传输
速率不高的各种电子设备之间的数据传输(包括典型的周期
性数据、间歇性数据和低反应时间数据)。
Zigbee的基础是IEEE802.15.4，但是IEEE802.15.4仅
知、采集和处理传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测
信息，并报告给用户。 无线传感器网络起源于20世纪70年代，是一种特殊
的无线网络，最早应用于美国军方，例如空中预警控制系
统。这种原始的传感器网络只能捕获单一信号，传感器节 点只能进行简单的点对点通信。
1980年，美国国防部高级研究计划局提出了分布式
802.15.4 Zigbee片上系统解决方案—CC2430无线单片机，
该芯片内部集成了一款增强型的8051内核以及当时业内性 能卓越的射频收发器CC2420。
2005年12月，Chipcon公司推出内嵌定位引擎的Zigbee
IEEE802.15.4解决方案CC2431。2006年2月，TI公司收购
2. Zigbee技术的发展
2003年12月，Chipcon公司推出第一款符合2.4 GHz
IEEE802.15.4标准的射频收发器CC2420，而后又有很多家 公司推出与CC2420收发芯片相匹配的处理器，其中以
ZigBee无线传感器网络设计实战第三章
{
FeedDog();
//喂狗指令（加入后系统不复位，小灯一直闪烁）
LED0 = !LED0;
Delay(5000);
}
LED1 = 0;
Delay(5000);
}
}
实训 3-1 看门狗应用 成果检验
01 查看LED（D8）是否闪烁。
02 LED（D9）正常运行情况下是否处于不亮状态。
03 SW2按下后LED（D9）是否闪烁，且LED（D8）不亮。
实训 3-1 看门狗应用 实训目的
1
2
了解CC2530看门狗相关寄 存器的配置。
了解CC2530看门狗功能的运用。
实训 3-1 看门狗应用 实训内容
1
用看门狗实现一个SW2控制LED1闪烁时LED0 不亮的程序。
2
烧录程序并进行硬件上的验证。
实训 3-1 看门狗应用 知识链接
1 看门狗模式
系统复位后，看门狗定时器会被禁用。要在看 门狗模式下启动WDT，WDCTL.MODE[1:0]位 必须设置为10。然后看门狗定时器的计数器从 0开始递增。在看门狗模式下，一旦定时器使 能，就不能禁用定时器了。
实训 3-1 看门狗应用
WDT运行在32.768 kHz的看门狗定时器时钟 频率上（当使用32 kHz晶体振荡器时）。当计 数值分别设置为64，512，8192和32 768时， 时钟频率对应的超时时间为1.9 ms，15.625 ms，0.25 s和1 s。
实训 3-1 看门狗应用
如果计数器达到了选定的定时器间隔值，看门狗定时器就产生一个复位信号给系统。如果在计数器达 到选定的定时器间隔值之前，执行了一个看门狗清除序列，计数器就复位定时器间隔通过WDCTL.INT[1:0]位设置。在 定时器运行期间，不能改变定时器间隔，故 当定时器启动时应设置定时器间隔。在定时 器模式，到达定时器间隔不会产生复位。 如果选择了看门狗模式，在芯片复位之前无 法选择定时器模式。
zigbee硬件设计
引言当今世界通信技术迅猛发展，ZigBee作为一种新兴的短距离无线通信技术，正有力地推动着低速率无线个人区域网络LR-WPAN(Low-Rate Wireless Personal Area Network)的发展。
ZigBee是基于IEEE 802.15.4标准的应用于无线监测与控制应用的全球性无线通信标准，强调简单易用、近距离、低速率、低功耗(长电池寿命)且极廉价的市场定位，可以广泛应用于工业控制、家庭自动化、医疗护理、智能农业、消费类电子和远程控制等领域。
并且，基于ZigBee技术的网络特征与无线传感器网络存在很多相似之处，故很多研究机构已经把它作为无线传感器网络的无线通信平台。
目前在蓝牙技术复杂，应用系统费用高，功耗高，供电电池寿命短，且还无法突破价格瓶颈的情况下，ZigBee技术无疑将拥有广阔的应用前景。
1 ZigBee的结构体系相对于其他无线通信标准，ZigBee协议栈显得更为紧凑和简单。
如图1所示，ZigBee 协议栈的体系结构由底层硬件模块、中间协议层和高端应用层3部分组成。
ZigBee协议栈体系1.1 底层硬件模块底层硬件模块是ZigBee技术的核心模块，所有嵌入ZigBee技术的设备都必须包括底层模块。
它主要由射频RF(Radio-Frequency)、ZigBee无线RF收发器和底层控制模块组成。
ZigBee标准协议定义了两个物理层(PHY)标准，分别是2.4 GHz物理层和868／915 MHz 物理层。
两个物理层都基于直接序列扩频DSSS技术，使用相同的物理层数据包格式；区别在于工作频率、调制方式、信号处理过程和传输速率。
底层控制模块定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。
物理层数据服务从无线物理信道上收发数据；物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。
数据服务主要包括：激活和休眠射频收发器，收发数据，信道能量检测，链路质量指示和空闲信道评估。
ZigBee硬件模块的设计方法和流程
本文介绍ZigBee硬件模块的设计方法和流程，今天我们就来学习一下ZigBee模块是如何制作的。
目前，生产ZigBee芯片的有好几家大公司，TI、Freescale、Atmel和Jenn ic等均有各自的ZigBee芯片，TI和Freescale用的比较多，设计参考文档也比较全。
TI的ZigBee 解决方案主页链接如下：/cn/analog/docs/rf ifcomponentshome.tsp？familyId=367&contentType=4。
其中包括了CC2420、CC2520、CC2430、CC2431和最新的CC2480的设计指南。
Freescale的ZigBee解决方案主页链接如下：/ZigBee.asp。
包括了IEEE802.15.4收发器MC13192、MC13193和单芯片MC13213、MC13214等的设计指南。
我觉得这两家的参考设计文档比较齐全，降低了我们入门的门槛和硬件设计的难度。
下面我就以Freescale的MC13213为例，说明一下硬件设计流程和方法。
首先，从整体来看，我们可以将目标设计分为几个模块：电源模块、主芯片模块、天线模块调试接口和外围扩展模块。
其中，电源模块、天线模块、调试接口和主芯片模块是必须的，可以用通常所说的”最小系统”来描述。
外围扩展模块是根据用户的实际需求自行添加。
1. 电源模块按照MC13213的datasheet，其工作电压范围在2-3.4V，而我们一般使用干电池或者可充电的锂电池供电，这样，我们就需要一个LDO或者DC-DC，它的作用就是将我们的电池电压降到MC13213可以工作的范围内。
在这里，我们可以选用TI的76930，不仅因为体积小（SOT23封装），而且Dropout V olt age的典型值在71mV@100mA。
另外，如果用可充电的锂电池的话，需要注意加上保护电路，如下图1所示：图1. 电源模块本文介绍ZigBee硬件模块的设计方法和流程，今天我们就来学习一下ZigBee模块是如何制作的。
zigbee期末实践报告总结
zigbee期末实践报告总结一、引言ZigBee技术是一种低功耗、短距离无线通信技术，被广泛应用于传感器网络和物联网等领域。
在本次期末实践中，我们小组以ZigBee技术为基础，设计搭建了一个智能家居系统，并进行了实际的应用测试。
本报告将对我们的实践过程和结果进行总结和分析。
二、实践目标本次实践的目标是设计一个具有温度监测、灯光控制和安全警报等功能的智能家居系统。
通过ZigBee技术，实现各个设备之间的无线通信，使它们能够互相协作，实现智能化的控制和管理。
三、实践过程1. 系统架构设计我们首先进行系统架构设计，确定了系统的基本组成和模块功能。
整个系统由一个中心控制器、多个传感器和执行器组成，它们通过ZigBee无线网络进行通信。
2. 硬件搭建在硬件层面，我们选用了TI的CC2530单片机作为中心控制器，通过串口与PC进行通信。
传感器方面，我们选用了温度传感器和人体红外传感器，用于监测室内温度和人的动态。
执行器方面，我们选用了灯光和报警器。
3. 软件开发在软件层面，我们使用了Z-Stack套件进行开发。
通过Z-Stack，我们完成了无线通信的驱动和协议开发。
同时，我们还基于PC开发了一个图形化界面，以便用户能够方便地控制和监测整个系统。
4. 功能实现我们通过测试和调试，逐步实现了系统的基本功能。
温度传感器可以精确地测量室内温度，并通过无线网络发送给中心控制器。
中心控制器接收到温度数据后，根据设定的温度范围，控制灯光的亮度。
当人体红外传感器检测到有人进入室内时，中心控制器会触发报警器，发出警报。
四、实践结果和分析1. 功能测试我们对系统的各个功能进行了测试，结果表明所有功能均能正常运行。
温度传感器的测量精度在可接受范围内，灯光的亮度控制也符合要求。
人体红外传感器对人的动态也能快速响应，报警器的声音清脆响亮。
2. 性能分析经过对系统的性能测试，我们发现整个系统的性能表现良好。
无线通信的传输速率较快，延迟较低。
ZigBee技术的产品开发流程及其实现方法
基于ZigBee技术的产品开发流程及其实现方法2009-12-15 13:57:33| 分类：默认分类阅读223 评论0 字号：大中小订阅0引言众所周知无线技术在许多的领域中比有线技术拥有无可比拟的优势,它可以解决许多有线方式无法解决的难题,给人们的工作和生活带来更多便利。
但是,到目前为止由于成本、可靠性、实时性等方面的原因,无线技术还没有达到很普及的程度。
无线网络技术按距离可以分为:WWAN (无线广域网) 、WMAN (无线城域网) 、WLAN (无线局域网) 、WPAN(无线个域网)。
目前无线个域网得到了业界的重视,主要涉及到IrDA、蓝牙和ZigBee等无线个域网技术。
IrDA是一种基于红外线的点点通信技术,但是它存在很强的方向性,而且不能够用来组建无线网络。
ZigBee和Bluetooth是针对两个不同应用范围的无线解决方案。
蓝牙技术一般适合应用于要求高速、短距离的领域,这种无线网路技术的功耗很大,而且开发也比较复杂,成本也高。
ZigBee技术是一种新发展起来的无线网络技术,它具有短距离通信、低复杂度、低功耗、低数据传输速率等特点,目前在这几种无线解决方案中ZigBee无线网络技术被业界普遍看好。
ZigBee技术的特点非常适合用于“三表”行业,用ZigBee技术来代替目前“三表”行业的有线通信方式,具有非常现实的意义。
本文主要就无线水表的设计和实现来介绍ZigBee技术的应用开发流程、方法、以及需要注意的一些事项。
由于笔者使用的是Chipcon公司提供的开发平台,所以后续关于ZigBee技术的开发均以这个平台为基础。
1ZigBee技术1. 1ZigBee概述ZigBee技术是最近兴起的一种无线通信标准,它是以IEEE802. 15. 4无线通信技术为基础的一组涉及到网络、安全、应用方面的软件协议。
它是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据传输率、低成本的双向无线通信技术。
该技术可以应用于超低功率损耗的无线网络中,它满足ISO /OSI参考模型。
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3. 参考成功案例 针对已经选定的CPU芯片，选择一个与需求比较接 近的成功参考设计。一般CPU生产商或合作方都会对每款 CPU芯片做若干开发板进行验证，厂家公开给用户的参考 设计图也是经过严格验证的，所以在设计过程中可以参考 并细读CPU芯片手册或找厂商进行确认。 TI给出了CC2530芯片手册，在设计过程中仔细阅读 芯片手册，可以减少设计的误差。CC2530芯片手册给出了 设计方案以及注意事项。
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3.2.2 PCB设计 在原理图绘制完成后，可以对相应的PCB进行设计。
在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤。 1. 电源、地线的处理 电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品
的性能下降，甚至影响到产品的成功率。所以对电、地线 的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最 低限度，以保证产品的质量。
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重要的控制或信号线需标明流向及用文字标明功能。 元件参数/数值必须准确标识，功率电阻一定要标明 功率值，高耐压滤波电容需标明耐压值。 保证系统每个模块资源不能冲突，例如，同一I2C总 线上的设备地址不能相同等。 阅读系统所有芯片手册，注意其未用输入管脚是否 需要做外部处理，如果需要，一定要做相应的外部处理。 在不增加硬件设计难度的情况下尽量保证软件开发 的方便，或者以小的硬件设计难度来换取更多方便、可靠、 高效的软件设计，这点需要硬件设计人员懂得底层软件的 开发调试，要求较高。
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持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停 产的元器件。
可替代原则：尽量选择引脚到引脚兼容种类比较多 的元器件。
向上兼容原则：尽量选择以前老产品用过的元器件。 资源节约原则：尽量用上元器件的全部功能和管脚。 在CC2530节点硬件设计的过程中，采用的外围元件 比较少，都是一些常见且容易购买、性价比高的元器件， 所以在设计过程中外围器件的选择比较容易。
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图3-1所示为CC2530芯片手册给出的设计参考方案，其中 注明CC2530芯片反面接地，建议用封装为0402的外围电容 电阻等元器件，并且制作的PCB厚度最好为1 mm。
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图3-1 CC2530芯片手册参考方案
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4. 对外围器件的选型 根据需求对外设功能模块进行元器件选型，元器件 选型应该遵守以下原则。 普遍性原则：所选的元器件要被广泛使用验证过， 尽量少用冷、偏芯片，减少风险。 性价比高原则：在功能、性能、使用率都相近的情 况下，尽量选择价格比较低的元器件，减少成本。 采购方便原则：尽量选择容易买到、供货周期短的 元器件。
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2. 确定核心CPU 根据功能和性能需求制定总体设计方案，对CPU进 行选型。CPU选型有以下几点 要求： 性价比高。 容易开发，体现在硬件调试工具种类多，参考设计 多，硬件资源丰富，成功案例多。
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可扩展性好。 根据要求选择CC2530作为Zigbee节点硬件核心CPU，
其优势在于CC2530可以满足设计的需求、性价比，稳定性 比较高，可参考的设计方案比较多。
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2. 数字电路与模拟电路的共地处理 当前PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路)，而 是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需 要考虑它们之间互相干扰的问题，特别是地线上的噪音干 扰，数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强。 对信号线：高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电 路器件。
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3.2.1 原理图设计 硬件原理图设计是产品设计的理论基础，设计一份
规范的原理图对设计PCB具有指导性意义，是做好一款产 品的基础。原理图设计的基本要求：规范、清晰、准确、 易读。原理图设计的一般过程包括以下几个方面。
1. 确定需求 详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块 和性能指标要求等，这些要求有助于器件选型和电路的设 计。要设计Zigbee节点，首先要了解Zigbee节点应该具备的 基本功能：无线传输及组网、LED灯的显示、按键、供电 模块等。了解基本需求后需要进行硬件的选型。
对地线：PCB对外界只有一个连接点，所以必须在 PCB内部处理数、模共地的问题；而在板内部数字地和模 拟地实际上是分开、互不相连的，只是在PCB与外界连接 的接口处(如插头等)，数字地与模拟地由一点短接。
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Zigbee开发技术及实践第3章 Zigbee 硬件设计
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本章目标
计。
理解硬件设计规则及注意事项。 掌握CC2530核心板、路由器底板和协调器底板的设
了解低功耗设计。
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学习导航
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3.1 概述
本章将详细讲解Zigbee的硬件设计，主要内容包括 硬件设计规则及注意事项、Zigbee节点硬件总体设计、 Zigbee节点低功耗设计，其中：
硬件设计规则及注意事项主要包括需求分析、元器 件选型以及设计的基本原则。
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Zigbee节点硬件总体设计分别介绍Zigbee核心板、 Zigbee协调器底板和路由器底板的硬件设计。
Zigbee节点低功耗设计主要讲解在低功耗设计过程 中所要考虑的问题以及需要注意的事项。
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3.2 设计规则及注意事项
作为硬件系统的设计者，启动一个硬件开发项目， 要综合考虑各个方面，比如性价比、市场的需要、整个系 统架构的需求等，以便提出合适的硬件解决方案。下面以 基于CC2530 Zigbee节点硬件设计的原理图和PCB的绘制为 例，来讲解硬件设计规则及注意事项。
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注意事项包括以下几点。 尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽， 它们的关系是：地线 > 电源线 > 信号线。通常信号线宽 为0.2～0.3 mm，最精细宽度可达0.05～0.07 mm，电源线 为1.2～2.5 mm。 对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路， 即构成一个地网来使用(模拟电路的地线不能这样使用)。 用大面积铜层作地线用，在PCB上把没被用上的地 方都与地相连接作为地线用，或是做成多层板，电源、地 线各占用一层。
155. 设计基本原则 硬件 Nhomakorabea理图的设计应该遵守以下基本原则： 数字电源和模拟电源分割。 数字地和模拟地分割，单点接地，数字地可以直接 接机壳地(大地)，机壳地必须接大地。 各功能布局要合理，整份原理图需要布局均衡，避 免有些地方很拥挤，而有些地方很松散。 可调元器件(如电位器)、切换开关等对应的功能需 弄清楚。