基于CC2530及ZigBee协议栈设计无线网络传感器节点

基于CC2530的Zigbee无线传感网络的设计与实现1. 引言1.1 基于CC2530的Zigbee无线传感网络的设计与实现概述Zigbee无线传感网络是一种低成本、低功耗、短距离的无线通信技术，适用于物联网领域。

本文基于CC2530芯片，对Zigbee无线传感网络的设计与实现进行了探讨和研究。

在传感网络中，节点之间通过无线通信实现信息传输和数据交换，构建起一个相互协作的网络体系。

CC2530芯片作为一种低功耗、高集成度的无线通信芯片，具有良好的性能和稳定性，非常适合用于Zigbee无线传感网络的设计。

本文将通过介绍Zigbee无线传感网络的原理与技术、CC2530芯片的特点，以及网络拓扑结构设计、节点通信协议设计和能量管理设计等方面的内容，来探讨基于CC2530的Zigbee无线传感网络的设计与实现方法。

通过对设计与实现结果进行分析，可以了解到该系统的性能和可靠性。

同时，也会探讨存在的问题，并展望未来的发展方向。

这将有助于进一步完善基于CC2530的Zigbee无线传感网络系统，提高其在物联网应用中的实际效果和应用前景。

2. 正文2.1 Zigbee无线传感网络原理与技术Zigbee无线传感网络是一种基于IEEE 802.15.4标准的低成本、低功耗、短距离无线通信技术。

它主要用于构建小型自组织的自动化控制系统，适用于各种物联网应用场景。

Zigbee网络采用星型、树状和网状等不同的拓扑结构，其中最常见的是网状结构，可以实现节点之间的多跳通信，提高网络覆盖范围和可靠性。

节点之间可以通过广播、单播和多播等方式进行通信，实现数据的传输和控制。

在Zigbee协议栈中，包括物理层、MAC层、网络层和应用层。

其中物理层负责传输数据，MAC层处理数据的接入控制，网络层负责路由和组网，应用层实现具体的应用功能。

通过这些协议层的配合，可以实现数据的可靠传输和快速响应。

Zigbee网络还支持多种不同的信道选择和能量管理机制，可以根据具体的应用场景来选择最适合的工作模式，以实现最佳的性能和功耗平衡。

Techniques of Automation & Applications | 35面向智能安全物流应用的无线传感器网络设计＊刘富春，王雯雯，黄华灿，谢海涛（华南理工大学　自动化科学与工程学院，广东　广州５１０６４０）摘 要：传感器节点主要由ＣＣ２５３０射频模块、温湿度传感器ＤＨＴ２１、ＧＳＭ模块以及串口上位机组成。

以ＣＣ２５３０射频模块为系统的控制核心，在发送端模块负责采集温湿度传感器信号，通过ＲＦ射频端把现场的信息传送到接收端的ＣＣ２５３０模块，接收模块把接收到的温湿度数据通过串口通信把数据传送到上位机中，从而实现现场温湿度数据曲线的显示。

ＧＳＭ模块通过串口直接与上位机通信，该模块能通过手机通信网络把温湿度以短信的形式发送到指定用户的手机中，从而实现物流货品信息的远程监控。

关键词：智能安全物流；无线网络；射频技术；传感器中图分类号：ＴＰ３１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－７２４１（２０１２）０４－００３５－０４Design of Wireless Sensor Network for Intelligent and SecurityLogistics ApplicationsLIU Fu-chun, WANG Wen-wen, HUANG Hua-can, XIE Hai-tao( College of Automation Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640 China )Abstract: The sensor node includes mainly CC2530 Radio frequency (RF) module, temperature and humidity sensor DHT21, GSMmodule and the serial PC. The CC2530 RF module is the core component of the system. The module at the sending end collects the signals from temperature and humidity sensor, the temperature and humidity information are transmitted to the CC2530 module located at the receiving end by using RF module. Lastly, the measured signals are sent to the monitor PC through a serial communication channel, and displayed on the screen. The GSM module can directly communicate with the host computer via serial communication channel, and all the monitored data can be sent to the specified mobile phone through the mobile communication network. The system can monitor the state of containers remotely.Keywords: intelligent security logistics; wireless network; RF technique; sensor＊基金项目：国家自然科学基金（编号６１１０４０８３）；教育部高等学校博士学科点专项科研基金（编号２０１００１７２１２００２９）；广东省自然科学基金（编号Ｓ２０１１０４０００２７８２）；中国博士后科学基金（编号２０１１０４９０８８７）收稿日期：２０１１－１２－２０１ 引言集装箱是全球物流运输的核心装备，全球国际货运９０％以上都是通过集装箱完成，集装箱主要包括普通货物集装箱、罐式集装箱和冷藏集装箱。

基于ZigBee 无线传感器网络的停车检测系统摘要：针对现有停车检测系统铺设地感线圈时作业量大与寿命短的问题，提出了一种基于zigbee无线传感器网络的停车检测系统的实现方案，并阐述了节点的硬件设计。

系统采用cc2530射频芯片及hmc5883l三轴磁阻传感器，在zigbee 2007协议栈的基础上进行应用开发。

实验测试表明，基于zigbee无线传感器网络的车辆检测系统具有低成本、低功耗、精度高、网络容量大的优点。

关键词：无线传感器网络；zigbee协议；地磁传感器；车辆检测中图分类号：tp393停车场管理中重要的数据信息是时刻掌握车位的状态，以此作为智能停车管理中的重要参考依据[1]。

目前识别停车场车位的主要技术有红外线检测车位状态、地感线圈感应车位状态、视频采集车位图像识别车位状态等。

其中红外线识别技术能够自动完成车位的识别，缺点是受到物体的遮挡后容易产生误判；地感线圈识别需要凿路，施工作业量大，工期长；视频图像识别能够通过图像处理技术来完成车位状态的检测，具有一定的优越性，但是对于地下车库或者在其他光照不理想的状态下识别精度不高。

采用zigbee无线网络[2]传输技术结合地磁传感器能够很好的解决网络布线问题，而且具有低功耗、低成本、自组网等优点，非常适用在停车场的车位探测。

1 系统框架设计zigbee无线传感器网络结合磁阻传感器可以实现对停车位、车流量、车速等进行实时监测。

zigbee无线传感器网络部署和维护方便，特别适合于部署在有线传输不能覆盖的路段。

在每个停车位上部署传感器节点，对停车位进行实时检测，信息通过无线自组织网络在网关节点汇聚。

网关节点利用gprs/3g网络将所采集到的数据发送到控制中心。

控制中心对停车检测信息进行融合，结合地理信息系统（geographic information system，gis），可以实现智能停车诱导及违规停车检测等应用。

2 系统硬件设计传感器节点由四部分组成：hmc5883磁阻传感器模块[3]、cc2530模块[4]、及能量供应模块。

基于CC2530的电流及温度监测系统的设计与实现董建怀【摘要】为了实时监控分布广、数量多、工作时间长和工作电流大的设备的工作情况,设计了由线性电流传感器ACS712、温度传感器DS18B20以及片上系统CC2530组成的无线传感器节点,利用ZigBee技术组建的电流及温度无线监测系统.实验表明：系统具有检测精度高,可靠性高,成本低,使用方便等特点,可应用于工业环境的电流及温度在线监测领域.%A current and temperature monitoring system based on ZigBee technology is designed to real-timely monitor the work of the equipment,which is widely distributive,quantitive,capable of working long time and in large current.The wireless sensor node in this system consists of ACS712,DS18B20 and PSoC CC2530.The system which is featured with high precision,high reliability,low cost,easy installation and maintenance,and could be widely used in industry for on-line current and temperature monitoring.【期刊名称】《厦门理工学院学报》【年(卷),期】2011(019)003【总页数】6页(P59-63,73)【关键词】电流监测;ZigBee技术;片上系统;无线传感器节点【作者】董建怀【作者单位】福建师范大学协和学院信息技术系,福建福州350007【正文语种】中文【中图分类】TP274.5在广播发射机、电力、工业生产等领域中，存在许多工作时间长、功率大、电流大、分布范围广的设备，由于电路问题、接头松动或其它原因可能造成这些设备的工作电流过大、接头过热甚至出现烧毁设备的现象，给设备的正常工作和人身安全带来严重的威胁［1－2］.实时监测这些设备关键点的电流和接头温度，对预防故障，准确判断故障点，及时进行故障处理等具有重要的意义.采用电流互感器检测大电流的传统方法，存在绝缘困难，成本高，体积大，重量重，测量精度不高，易受电磁干扰，输出端不能开路，突发性绝缘击穿等缺点，另外，由于这些领域中需要监测的电流点多、分布广，在实际使用时，需要在上位机与各检测点间铺设大量的通信电缆，存在成本高，安装调试不便，覆盖面受限等问题.针对这一情况，本文设计了一种利用ZigBee技术组建的电流及温度无线监测系统，实现对设备关键点电流及温度的实时监测.1 电流及温度监测系统1.1 ZigBee技术ZigBee技术是一组基于IEEE 802.15.4的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术，使用了抗干扰能力极强的直序扩频和动态路由数据传输的通信方式，具有低功耗、低成本、低复杂度、近距离、低数据速率等特点［3］，工作频段为全球通用频段2.4 GHz.ZigBee网络由一个协调器、多个路由器和多个终端设备组成，协调器是整个网络的中心，负责网络的维护和协调，路由设备负责网络中数据包的路由选择，并用来扩展网络范围，终端设备是实现具体功能的单元.ZigBee网络可以实现星型、树型和网状型拓扑结构［4］.1.2 监测系统组成系统由上位机、协调器、路由节点和终端节点组成，系统总体结构如图1所示.基于ZigBee技术的路由节点和终端节点分布于不同的监测区域，执行电流和温度数据的采集、预处理和发送等工作，路由节点除检测电流及温度参数外，还具有路由功能，转发其他传感器节点的数据包.ZigBee协调器将接收到的各传感器节点检测的电流温度数据通过RS485接口传输到上位机，上位机将收到的各传感器数据进行处理和管理，并提供实时查询和越限报警等功能.系统的协调器、路由节点和终端节点均通过PSoC［5］芯片CC2530实现，路由节点和终端节点具有相同的硬件结构，为了叙述的方便，在下面的硬件设计中将这两者统称为检测节点.2 检测节点硬件设计2.1 检测节点结构检测节点是该系统的基本单元，负责获取电流、温度数据，并将数据进行预处理，传输到协调器，拥有子节点的路由节点还具有路由的功能，转发子节点的电流和温度数据.检测节点由PSoC芯片CC2530、线性电流传感器ACS712、单总线温度传感器DS18B20和电源模块组成，节点的结构示意图如图2所示.2.2 主控芯片主控芯片CC2530是IT公司推出的基于ZigBee/IEEE 802.15.4标准的新一代SoC芯片，CC2530集成了一个高性能的RF收发器和一个优化的低功耗8051微处理器，8 kB的RAM，多达256 kB的闪存，具有强大的外设，包括8路7～12位ADC、2个USART和21个通用I/O接口等，硬件支持CSMA/CA，6 mm×6 mm的QFN40封装，允许芯片无线下载，支持系统编程.2.3 电流温度检测模块节点中电流传感器采用Allegro公司的线性电流传感器ACS712ELCTR－30A－T，该器件工作电压为4.5～5.5 V，最大工作电流11 mA.图3为ACS712－30A输出电压与检测电流关系的特性曲线，在检测范围±30 A内，几乎不受温度的影响.图4为ACS712－30A检测灵敏度与电流关系的特性曲线，输出灵敏度约为66mV/A.图5为检测节点电原理图.图中仅给出一路电流和温度传感器，C1用于噪声管理，提高输出的精度，被检测的电流由ACS712芯片的1、2端输入，3、4端输出.VOUT输出模拟电压，该电压在指定的检测范围内和被检测的直流或交流电流IP成线性关系，若检测的是直流电流，则VOUT输出一个与被测电流成线性关系的直流电压，若检测的是交流电流，则VOUT将获得一个频率与被测电流相同、幅度与被测电流成线性关系的交流电压.电流传感器ACS712的输出信号先通过R1、R2分压，使输入A/D转换的电压和ADC的参考电压匹配，后经D1整流和C2滤波处理后输入CC2530的P0_0引脚进行A/D转换，由于CC2530的P0_0至P0_7引脚都可用作ADC输入，所以一个节点最多可带8路电流传感器.通过设置CC2530的ADCCON2.SCH位使节点的转换通道序列为AIN0～AIN7、单端输入，设置ADCCON2.SREF选择一个内部生成的电压 (1.8 V)作为A/D转换的正参考电压，设置ADCCON2.SDIV选择转换抽取率为256(10位有效数字)，通过置位ADCCON1.ST开启转换，读取ADCCON1.EOC位可判断转换是否完成，读取ADCCON2.SCH位，将指示转换在哪个通道上进行，通过读取ADCH和ADCL两个寄存器可获得A/D转换的补码形式的结果.由于ADC采用256抽取率，量化单位Δ=1.76 mV，小于ACS712输出灵敏度66 mV，所以A/D转换不影响电流检测的精度.ADC采用256抽取率时，执行一个转换所需的时间TCONV=(抽取率+16) ×0.25 μs=68 μs，满足使用要求.图5中，DS18B20为Dallas公司的1－Wire总线温度传感器，采用外接电源的方法供电，其它路的DS18B20可直接与该温度传感器并接，DS18B20支持+3 V～+5.5 V的电压范围，温度测量范围－55～+125℃，测量精度±0.5℃，最大工作电流4 mA，静态电流3 μA.节点使用一个外部32MHz振荡器XTAL1，32.768 kHz晶振XTAL2主要为休眠状态和精确唤醒时间提供时钟信号.2.4 无线传输模块综合考虑各种天线的性能，节点设计使用鞭状天线，CC2530的射频信号是差分输出，而天线是单端输出［3］，需要一个平衡－不平衡变换器，图5中C8，L2，C5和L1构成巴伦电路.射频部分的电路设计是节点设计的重点与难点，在射频部分布线时，合理的布局与布线及采用多层板是降低电磁干扰和提高抗干扰能力的有效手段，本设计在布线时采用以下方法:将外围器件紧密地分布在CC2530的四周，并使用较小的封装，以尽可能地减少串拢和分布参数的影响，CC2530暴露的衬垫可靠接地，敷铜板上没有布线的区域用铜填充并接地.2.5 电源模块电源模块采用MAXIM公司的升压型DC－DC芯片MAX1675，MAX1675采用μMAX封装，具有高达94%的转换效率，输入电压范围为0.7～5.5 V.设计中，检测节点采用锂电池供电，利用两片MAX1675分别输出+3.3 V和+5 V电压，其中+3.3 V电压为CC2530和 DS18B20提供电源，+5 V的电压为ACS712提供电源.图6为输出+3.3 V电压的原理图，电池电压通过L3输入MAX1675的LX引脚，FB引脚接OUT端，若将FB引脚接地时，在OUT端即可获得+5 V的电压.图6中电池电压经R6，R7分压后输入到内部的电压比较器，当LBI小于1.3 V即电池电压小于2.05 V时，输出低电平，否则输出高电平，MAX1675的引脚接至CC2530的P1_1引脚，用于对电池电压进行监控.3 系统软件设计软件部分采用TI公司提供的基于ZigBee标准的Z－Stack协议栈，它包含了ZigBee标准描述的各层次的功能组件模块，向开发人员提供了一系列的API接口，通过调用这些API可实现ZigBee标准中各层次的相应功能.模块的任务调度具体方式是为需要实现的功能建立任务，且每一个任务有不同的事件.运行时系统会不间断地轮询所有任务的标志位，若标志位有效，表明该任务有事件发生，调用任务事件处理函数，并在处理函数中根据标志位判断是什么事件发生，然后系统进行对应的操作并清标志位，如果同时有几个事件发生，先判断优先级，然后逐次处理事件.当没有任务事件发生时，系统进入低功耗模式，当有事件发生时，唤醒系统进入中断处理事件，结束后继续进入低功耗模式，这种软件构架可以极大地降低系统功耗.ZigBee协调器负责网络的组建，并对其它节点加入网络请示做出响应，负责通信链路及路由的建立以及数据包协议转换等［6］.协调器软件流程图如图7所示.协调器成功组建ZigBee网络后，将接收到的数据包按源节点地址存储，并对数据进行处理后通过RS485接口发送至上位机.检测节点负责采集、处理和发送电流温度数据，同时还转发其他传感器节点的电流温度数据.由于采用了CSMA/CA技术，所以可以让终端节点定时检测电流、温度信息，并发送节点数据，终端节点大部分时间处于休眠状态，处于休眠状态时，节点关闭无线通信模块和传感器模块，只保留CPU内部定时器和中断，以减少功耗.路由节点仅是在终端节点的功能上增加了一个数据汇集和上传功能，当中断接收到数据后，提取路由信息，建立路由表，并转发数据.图8为电流温度路由节点的软件流程图.4 性能测试系统在福州某中波发射台进行测试，该台有两部发射功率为600 kW的DX型中波发射机，每部发射机均有5个分布在不同区域的天线调谐室 (1个统调室和4个分调室)、3个高压配电室和1个发射机冷凝设备，每部发射机有3个低压整流柜和224块功率模块，这些设备都是长时间工作的［1］.测试中在各个天线调谐室、高压配电室、和发射机冷凝设备 (水泵)处，各放置一个温度检测节点，在发射机的低压整流柜和多个功率模块处放置电流及温度检测节点，协调器通过RS485接口与上位机通信.表1为室外温度20.2℃时一部发射机的若干检测节点的检测值与实测值的对比情况.其中，检测值是指通过电流及温度监测系统检测的结果，即系统的上位机显示的数据.实测值是指用专用仪器测得的数据，数据表明系统电流误差≤0.1 A，温度误差≤0.5℃，检测值与实测值之间的误差主要是传感器本身的误差，满足使用要求，此外测试还表明终端节点功耗低，系统可靠稳定，抗干扰能力强，能有力地保障安全播出.表1 系统测试结果(室外温度:20.2℃)Tab.1 System test results(out temperature:20.2 ℃)5 结语该系统结合现场应用条件，无线传感器节点以基于ZigBee技术的PSoC芯片CC2530为核心，采用线性电流传感器ACS712和温度传感器DS18B20获取数据，电路结构简单，检测精度高，节点功耗低，系统实现了分布式节点电流及温度的实时监测，具有工作稳定可靠，无线通信灵活，使用方便等特点，可广泛应用于工业环境的电流及温度在线监测领域.［参考文献］［1］赵红艳.谈DX系列全固态发射机［J］.内蒙古广播与电视技术，2009，26(4):57-59.［2］陆贵生，蔡声镇，苏伟达，等.高压开关触头温度实时无线监测系统的设计与实现［J］.现代电子技术，2009，302(15):108-111.［3］赵海，赵杰，刘铮，等.一种无线传感器网络节点的设计与实现［J］.东北大学学报:自然科学版，2009，30(6):809-812.［4］吕治安.ZigBee网络原理与应用开发［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2008.［5］王波，杨永明，汪金刚，等.基于PSoC的无线传感器网络节点设计［J］.传感技术学报，2009，22(3):413-416.［6］贺玲玲.ZIGBEE传感网络CLUSTER－TREE改进路由算法研究［J］.传感技术学报，2010，23(9):1303-1307.。

无线传感器网络汇聚节点的设计与实现作者：张周平来源：《科技创新与应用》2017年第15期摘要：由于传统的传感器采用的是电缆形式，它不仅使系统成本增加，而且也产生了许多不同信号之间的干扰。

文章采用无线传感器网络（WSN）方法，大大减少了连接的规模，而且安装更容易，信号更稳定。

与传统传感器相比，无线传感器网络具有预防性维护方便、成本低、适合恶劣环境应用等优点。

文章对无线传感器网络中汇聚节点的重要性进行了分析和讨论，并给出了硬件平台和软件平台的详细设计。

在硬件平台上，设计了LPC2214处理器和CC2530模块的无线通信装置。

为了确保传感器节点的网络灵活性，ZigBee作为无线通信协议。

通过μμC/OS-II实时操作系统提供设计软件系统。

该设计满足水槽节点的要求，并成功应用于大型油船温度监测系统关键词：无线传感器网络；ZigBee；sink节点；μc/OS-II；温度监测引言无线传感器网络的节点安装过程较为灵活，布线相对简单，通常情况下，通过电池等设备进行供电，对于远程设备可以实时监测，本文介绍了一种无线传感器网络汇聚节点的设计。

其采用ARM处理器和CC2530作为硬件平台，以Zigbee作为无线通信协议，μC/OS-II为操作系统，完成了汇聚节点应具备的功能，并成功运用于大型油船的温度监控系统。

1 无线传感器网络汇聚节点介绍无线传感器网络一般通过三个部分组合而成，分别是传感器节点、汇聚节点以及远程客户端三级网络系统，对特定环境的物理量进行检测和感知是通过传感节点完成的，通过把这些物理量转化成电量，以供整个系统进行判断和处理。

汇聚节点在整个网络中有两部分作用，其一是对传感器节点传输过来的数据进行处理，其二是把远程控制中心的命令发送到每一个传感器节点。

所以，汇聚节点同时和远程终端以及传感器节点进行通信。

2 汇聚节点的总体设计2.1 硬件平台的设计根据汇聚节点的工作特性，硬件平台选用LPC2214芯片作为中央处理器，其采用ARM7TDMI-S为内核，是ARM体系中的一款高端芯片。

一种低功耗的航空无线网络系统技术研究摘要：本文中航空无线网络系统是基于无线通信芯片CC2530，并以终端节点、协调器节点为主要框架来建立的；硬件主要基于目前不同电路功能单元CBB模块设计理念；软件设计基于Z-Stack协议栈，针对不同的传感器功能进行了具体设计，实现了无线网络系统的组建以及传感器数据的发送，后续对无线传感器网络系统进行分析测试验证。

关键词：低功耗、无线网络系统、传感器、Z-Stack协议栈1 概述在现代航空领域中，存在大量机载设备（传感器设备、导航设备、显示设备、飞行控制设备等）。

各设备之间的数据传输主要采用数据总线的方式来实现，但存在如下问题：一是中心节点失效导致网络瘫痪问题；二是电缆极为复杂，电缆数量较多时重量可达数吨，制造及敷设困难；三是随运行时间的增长，屏蔽线缆的脱焊会使得信号传输质量大大降低；四是系统改进升级灵活性受电缆的限制较大；五是设备测试技术装配过程中需要引入大量的现场连线和附加重量，导致系统维护越来越麻烦，测试效率低下。

基于有线传输存在的问题，对转变信号传输方式提出了新的要求，通过无线传感器网络对对信号进行采集、数据传输和系统测试提出了新的要求。

应用无线网络来替代现有线缆架构的机载传感器系统，将大量传感器网络节点部署在监测区域内对目标的温度、压力等信号进行测量，通过多节点协作以及无线信号发送，能够满足飞机日益增长的传感器数量和冗余度要求，大幅减轻飞机重量，将直接提高飞机的战斗生存性和总体系统的可靠性。

2设计方案无线网络系统主要包括架构设计、无线网络系统中的终端节点与协调器节点结构设计、功能模块硬件设计（电源管理单元、总线通信单元、信号采集单元、无线通讯单元等）、系统软件设计（无线通信协议、节点应用程序、无线网络系统传感器组网、多节点数据融合传感器信号采集处理、系统通信开发及设计）等。

2.1架构设计测量场景中分布的多类型无线传感器节点（终端节点）与协调器节点通过自组织方式构成了无线传感器网络系统。

基于CC2530的无线数据的采集摘要随着信息和通信技术的迅速发展，人们的生活相应会发送很大的进步，对周围环境的要求越来越高，在环境监测中大规模的无线传感器通信系统应用将越发普遍。

ZigBee是一种新兴的无线传感器网络技术，专注于短距离，低速率的无线通信网络，使用全球免许可2.4GHZ频段，遵循IEEE802.15.4通信协议的个域网技术。

如今，ZigBee已经广泛的被应用于消费电子控制，能源监测，商业和室内自动化以及工业化生产过程中[1]。

数据采集是工业现场中应用最广的技术之一,企业在生产时需要实时监测电压、温度、压力、流量的变化。

现有的采集系统大多采用预先布线，通过有线方式进行数据采集,主要存在的问题有：扩展性较差、布线繁琐、不方便对移动设备监测，不能进行临时数据采集。

为此本文介绍了如何利用射频芯片CC2530与单片机实现基于ZigBee的无线数据采集系统。

以单片机和射频芯片CC2530为核心设计了低功耗的无线数据采集系统，文章介绍了ZigBee技术、并给出了基于ZigBee的无线数据采集系统的组成，最后通过使用CC2530芯片完成了采集节点、主控单元的硬件与软件设计，实现了数据的采集和无线传输。

关键词:ZigBee，IEEE802.15.4，CC2530，无线传感器网络，单片机1.Zigbee简介ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线协议，主要应用于低通信速率，低功耗设备的组网，支持250kbit/s的数据传输速率，可以实现一点对多点的快速组网。

ZigBee技术的主要优点有省电、可靠、成本低、时延短、网络容量大、安全。

完整的ZigBee协议栈由物理层、介质访问控制层、网络层、安全层和应用层组成。

IEEE 802.15.4定义了物理层和介质访问控制层协议, 网络层和安全层由ZigBee联盟制定,应用层根据用户自己需要,对其进行开发利用。

无线通信技术上,采用免冲突多载波信道接入(CSMA-CA)方式避免了无线电载波之间冲突。

基于CC2530的ZigBee无线组网温度监测系统的设计麦军;邓巧茵;万智萍【摘要】Temperature has a very important impact on life, temperature changinginformation must bemonitoring in real-time. This design uses CC2530 chip as the processor plus CC2591 RF front-end consisting of ZigBee protocol for wireless networks;using DHT11 temperature sensor to collected temperature information and analyzed by LPC1114 chip; the main module receives each node transmits temperature data and then transmitted to PCvia RS232 serial port, PC analysis temperature information and then interact data in the form of chart, enabling users to predicted the changes in temperature trends.%温度对生活有着极其重要的影响,实时监测温度信息的变化成为必须.本设计使用CC2530芯片作处理器加上射频前端CC2591组成ZigBee协议的无线网络通信模块; 使用DHT11温度传感器采集到的温度信息通过LPC1114芯片进行采集并分析;主模块接收各个节点传送回来的温度数据,通过RS232串口传送到上位机,上位机对温度信息进行分析然后把数据以图表的形式进行交互,方便用户查看温度的变化还可预测温度趋势.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2015(023)022【总页数】5页(P117-121)【关键词】CC2530芯片;ZigBee技术;LPC1114芯片;DHT11温度传感器;实时温度监测【作者】麦军;邓巧茵;万智萍【作者单位】中山大学新华学院信息科学系, 广东广州 510520;中山大学新华学院信息科学系, 广东广州 510520;中山大学新华学院信息科学系, 广东广州510520【正文语种】中文【中图分类】TN919现代生产、生活都与温度息息相关，温度作为人们日常生活指标，影响着人们的行为活动，根据温度高低的不同继而进行应对，温度也影响着各种生命资源的存在，温度是构成地球上多种多样生命的重要因素之一。

基于CC2530的ZigBee无线网络的研究与设计基于CC2530的ZigBee无线网络的研究与设计摘要：由于ZigBee技术低成本，低功耗，使其在许多领域得到了广泛应用。

本文讨论了ZigBee协议网络拓扑结构、设备类型和协议架构，介绍了CC2530芯片。

然后我们在Z-Stack网络协议栈的基础上，做了一些测试的内容，如网络通信距离和丢包率的测试。

试验结果表明，ZigBee网络采用CC2530具有通信距离远、通信质量好的优点。

关键词：ZigBee; CC2530; 无线网络测试1导论随着无线通信技术的迅速发展，电力，通信的技术的可靠性和灵活性受到行业及研究员越来越多的重视。

低功耗、低成本、数据传输可靠和灵活的网络布局的特点，ZigBee已经成为最有发展前景的技术，在许多领域得到广泛的应用。

TI 的CC2530是一个真正的系统---专为IEEE 802.15.4、ZigBee、RF4CE和智能能源应用的芯片解决方案。

因此，设计并实现了基于CC2530 的大规模ZigBee网络是非常重要的。

2.ZigBee无线通信技术ZigBee无线通信技术是基于IEEE802.15.4标准的技术。

其良好的抗干扰性能可以帮助它在2.4GHz频段与Wi-Fi、蓝牙，无线USB，家用无线电话和微波炉可靠并存。

2.1 ZigBee网络的拓扑结构和设备类型有三种典型的拓扑结构的ZigBee网络支持：星形，树形和网状形。

我们可以选择的类型根据项目的要求。

ZigBee网络中有三种类型的设备：协调器，路由器和终端设备。

协调器是整个网络的中心，负责网络的建立、管理和维护安装。

它也可以控制监控区域。

路由器负责允许其他设备加入网络，多跳路由，包转发。

终端设备可以加入和离开网络，发送和接收数据，它可以选择不工作。

2.2结构的ZigBee协议ZigBee协议栈由四层组成的，其结构如图1所示。

IEEE802.15.4协议定义了物理层和MAC层，ZigBee联盟定义了网络层和应用层。

无线传感器网络实验报告集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）无线传感器网络实验报告专业计算机科学与技术班级 13级计科1班学号姓名目录实验一 CC2530 I/O基础实验实验二 CC2530按键中断实验三 CC2530定时器的使用实验四串行通信接口发送与接收实验五 Zigbee点到点无线通信实验六 Zigbee串口实验实验七无线温度检测实验实验八 Zigbee组网实验实验一 CC2530 I/O基础实验一、实验目的1.掌握IAR编译软件界面的功能；2.掌握配置通用IO寄存器的方法；3.掌握如何编写代码及程序下载。

二、实验内容1.使用CC2530的IO来控制LED灯循环闪烁；2.判断按键是否被按下，如果按下，改变LED灯的状态，原先亮的灯灭，原先灭的亮，如此循环下去。

三、相关知识点cc2530有21个可编程的I/O引脚，P0、P1口是完全的8位口，P2口只有5个可使用的位。

通过软件设定一组SFR寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通常的I/O口或作为连接ADC、计时器或USART部件的外围设备I/O口使用。

2.I/O口特性：(1)可设置为通常的I/O口，也可设置为外围I/O口使用；(2)在输入时有上拉和下拉能力；(3)全部21个数字I/O口引脚都具有影响外部的中断事件也能被用来唤醒休眠模式。

3.I/O端口的寄存器如下：P0：端口0 P1：端口1 P2：端口2 PERCFG:外设控制寄存器 APCFG:模拟外设I/O配置P0SEL:端口0功能选择寄存器 P1SEL:端口1功能选择寄存器P2SEL:端口2功能选择寄存器 P0DIR:端口0方向寄存器P1DIR:端口1方向寄存器 P2DIR:端口2方向寄存器P0INP:端口0输入模式寄存器 P1INP:端口1输入模式寄存器P2INP:端口2输入模式寄存器 P0IFG:端口0中断状态标志寄存器P1IFG:端口1中断状态标志寄存器P2IFG:端口2中断状态标志寄存器 PICTL:中断边缘寄存器P0IEN:端口0中断掩码寄存器 P1IEN:端口1中断掩码寄存器P2IEN:端口2中断掩码寄存器 PMUX:掉信号Mux寄存器OBSSEL0：观察输出控制寄存器0 OBSSEL1：观察输出控制寄存器1 OBSSEL2：观察输出控制寄存器2 OBSSEL3：观察输出控制寄存器3 OBSSEL4：观察输出控制寄存器4 OBSSEL5：观察输出控制寄存器5四、实验步骤1.启动IAR；2.新建一个IAR工作区，或者打开一个IAR工作区；3.连接CC Debugger调试器和ZigBee模块、连接CC Debugger到计算机，安装驱动；4.设置项目参数；5.编写、编译、下载程序。

基于CC2530的ZigBee数据采集系统设计一、概述随着物联网技术的快速发展，无线通信技术在数据采集领域的应用日益广泛。

ZigBee作为一种低功耗、低成本、短距离无线通信技术，在智能家居、工业自动化、环境监测等领域具有广泛的应用前景。

基于CC2530的ZigBee数据采集系统，充分利用了ZigBee技术的优势，实现了高效、稳定的数据采集与传输功能。

本系统以CC2530芯片为核心，构建了一个完整的ZigBee无线通信网络。

CC2530芯片是德州仪器（TI）公司推出的一款基于8051内核的无线单片机，具有高性能、低功耗的特点。

通过CC2530芯片，系统可以实现数据的采集、处理、传输以及网络管理等功能。

在数据采集方面，系统通过外接传感器实现对温度、湿度、光照等环境参数的实时监测。

传感器采集到的数据经过CC2530芯片处理后，通过ZigBee网络传输至协调器节点，再由协调器节点将数据上传至上位机或云端服务器进行进一步的分析和处理。

本系统还具备网络管理功能，可以对ZigBee网络进行配置、监控和维护。

通过上位机软件，用户可以实时查看网络状态、节点信息以及采集到的数据，并进行相应的操作和管理。

基于CC2530的ZigBee数据采集系统以其高效、稳定、低功耗的特点，在物联网领域具有广泛的应用价值。

本文将对系统的硬件设计、软件编程以及实现过程进行详细阐述，为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

1. ZigBee技术概述《基于CC2530的ZigBee数据采集系统设计》文章“ ZigBee技术概述”段落内容ZigBee技术是一种专为短距离、低速率无线通信设计的协议，它基于IEEE 4标准，具有低功耗、低成本、高可靠性及高安全性等特点。

该技术最初被称为“HomeRF Lite”和“FireFly”，后统一命名为ZigBee，其命名灵感来源于蜜蜂通过Z字形飞行交流食物源信息的自然现象。

ZigBee技术广泛应用于智能家居、工业自动化、农业智能化等领域，在这些领域中，ZigBee技术以其独特的优势，为数据采集和传输提供了高效的解决方案。

基于CC2530的ZigBee通信网络的应用设计李俊斌;胡永忠【摘要】ZigBee无线传感网络在的家居、工业、医疗等领域应用的发展暗示着它已经成为一种新的技术趋势。

为了快速构建自己的无线通信网络,从应用方面着手对ZigBee技术的网络拓扑结构进行研究和介绍,在IAR开发环境下,采用TI公司的Z-STACK协议栈,以CC2530芯片为核心构建了一个无线传感网络,硬件设计中重点讨论了匹配电路和倒F天线的设计,并且对应用层软件设计流程进行说明。

最后构建了一个由6个节点组成的星型网络,各终端器利用CC2530自带的A/D转化器采集温度数据并通过网络汇聚到协调器。

实现了ZigBee网络的通信并验证了ZigBee网络自组网、网络自愈的特性。

%The application of ZigBee wireless sensor network in the fields of intelligent home,industry,medical health and others implies that Zigbee is becoming one trend of new technology.In order to build wireless communication network yourself quickly,the ZigBee network topology was researched and introduced in this paper.A kind of wireless network is built using the SOC chip CC2530 and TI＇s Z-STACK protocol under the development environment IAR.The hardware design is introduced focus on match circuit and invert F antena,the application layer of protocol is explained in the design of software designing.At last,a star network is built including six nodes,the signal of temperature is gathered by ADCs in CC2530 and transferred to a coordinator.The experimental result shows the self-organization and self-repair function of ZigBee network are realized.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(019)016【总页数】4页(P108-111)【关键词】CC2530;IFA;ZigBee;无线网络【作者】李俊斌;胡永忠【作者单位】电子科技大学电子工程学院,四川成都611731;电子科技大学电子工程学院,四川成都611731【正文语种】中文【中图分类】TN925为了满足人们日益对智能化生活的需求，在微电子技术、计算机技术发展推动下，无线传感网络取得长足发展，其在各方面的应用暗示着它已经成为一种新的技术趋势。

基于CC2530的无线传感器网络网关节点的设计陈克涛;张海辉;张永猛;张杰;吴婷婷【摘要】[目的]针对现有农业环境监测网关设备开发成本高、系统功耗大、操作复杂等不足,设计开发一种用于农业环境监测的无线传感器网络网关节点.[方法]网关节点以低功耗芯片CC2530为核心处理单元,通过外围状态指示电路、电源管理模块等,完成ZigBee网络组网和监测节点数据收集及处理功能;同时通过串口方式连接SIM900A模块,采用GPRS方式将监测数据上传至中心服务器.最后在农田进行了监测数据误包率与信号接收强度测试,并通过实地部署试验验证了系统的稳定性及可靠性.[结果]所设计的网关节点能实现4种农业环境数据的采集,节点间距小于120 rn时数据传输误包率低于1％,监测数据在30 d农田试验期内连续变化,可长时间上传至服务器,且稳定性、可靠性良好.[结论]所设计开发的基于CC2530的网关节点具有丢包率低、运行稳定可靠的特点,能够满足多种农田环境因子的监测需求,具有良好的应用前景.【期刊名称】《西北农林科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(042)005【总页数】6页(P183-188)【关键词】无线传感器网络;农业环境监测;网关节点;CC2530【作者】陈克涛;张海辉;张永猛;张杰;吴婷婷【作者单位】西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】S126;TN915.05农田环境信息获取是精准农业技术发展的重要分支之一，其要求以低成本、高准确度与高密度的信息技术获取土壤信息、作物信息以及农田微气象信息[1]。

而无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成[2]，具有组网灵活、部署方便、抗毁性强、动态性高、多跳路由和多路径数据传输等特点[3-4]。