基于CC2430的Zigbee无线数传模块设计

基于物联网的智能家居系统设计作者：张红琴夏婷来源：《物联网技术》2013年第07期摘要：给出了基于物联网技术设计的一种智能家居系统。

该系统通过ZigBee技术将各种安防设备和家用电器组建成无线通信网络，以实现无线数据采集和命令控制；同时使用ARM9高性能处理器S3C2410作为嵌入式网关和网络服务器，并采用嵌入式Internet技术，通过IE浏览器访问监控网页，以实现对家居环境的远程监控；可利用GPRS通信技术连接用户手机，提供实时报警服务。

应用结果表明，该系统运行稳定可靠、实时性好，能有效避免家居异常造成的损失。

关键词：ZigBee；S3C2410；GPRS；物联网；智能家居中图分类号：TP273.5；TP872 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）07-0062-030 引言智能家居是物联网技术的第三大应用领域。

物联网大潮下的智能家居行业在中国乃至全世界都有广阔的前景，是一个朝阳行业，蕴含着巨大的市场潜力[1]。

本系统利用物联网的传感、互联、智能控制等技术特点构建新型智能家居系统[2]，将GPRS移动通信技术、嵌入式Internet技术与新一代无线网络通信技术ZigBee相结合，克服了有线布线的弊端，配置灵活、实时性好，势必是未来智能家居系统的发展趋势。

1 系统的结构特点基于物联网的智能家居系统的结构如图1所示，本系统按照物联网的三层架构设计。

其中，传感层包括搭载了ZigBee无线通信模块的各种传感器和家用电器，可与ARM9智能家居监控仪交互数据及命令，实现对家居环境的全面感知；互联层中，ARM9智能家居监控仪作为嵌入式网关和网络服务器[3]，用于连接传感层和监控层；监控层包括远程电脑、小区监控中心和用户手机，可通过Internet登录监控仪IP访问监控网页，实时监测家居环境，控制家电的开启和关闭，真正实现智能控制。

若出现异常，则执行预定的控制动作，例如启动蜂鸣器响铃、启动排风扇排风等，同时通过小区网络向小区监控中心报警，并通过GPRS自动给主人手机发报警短信，实现联合安防。

基于ZigBee技术的智能家居系统吴海军;吴伯农;杨芬【摘要】为了满足手机短信远程控制家电设备的需要,应用GR64和CC2430为核心开发了一种基于无线传感器网络的智能化短信远程控制系统.系统硬件部分主要由短信(SMS)收发模块、红外收发模块、微处理器模块、存储模块和供电模块等组成；软件部分给出了ZigBee无线通信协议的工作原理、家庭网关的设计流程.试验表明,该系统具有良好的可扩展性、低成本、低功耗、低延时、低复杂度等特点,在智能家居系统中具有广阔的应用前景.%To meet the need of SMS remote controlling household appliances, an intelligent SMS remote controlling system by using SMS transceiver module GR64 and microcontrollerCC2430 was developed based on wireless sensor network. The hardware and software of the system are introduced, and the test results are given. The system hardware has many functions, such as SMS transceiver, infrared transceiver, microprocessor module, nonvolatile memory module and power supply module. The flow chart and home gateway are given based on ZigBee protocol. The experiment shows that the system has characteristics of good expansibility, low cost, low power consumption, low latency, low complexity and so on, which also has a wide range of application prospects in smart home.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)015【总页数】4页(P43-46)【关键词】智能家居;家庭网关;红外线通信;SMS;ZigBee;GR64;CC2430【作者】吴海军;吴伯农;杨芬【作者单位】北方工业大学,北京 100144;北方工业大学,北京 100144;北方工业大学,北京 100144【正文语种】中文【中图分类】TN915-340 引言智能家居(Smart Home)又称智能住宅。

ZIGBEE调试笔记 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。

ZIgBee学习心得实验报告项目名称基于无线传感器网络的采温实验专业班级软件1105学号姓名目录《计算机网络》............................................................................................... 错误!未定义书签。

实验报告. (1)一、实验目的 (3)二、实验内容和报告简介 (3)三、实验相关设备环境 (3)四、实验内容 (6)4.1．内容简介 (6)4.2. 无线传感器网络采温系统实验 (7)实验简介 (7)4.2.2 工程结构简介 (8)4.2.3 设备功能及网络拓扑结构介绍 (9)4.2.4 main()函数和OSAL (9)4.2.5 设备相关功能主要函数介绍 (13)4.3 ZigBee协议和ZStack分析 (24)4.3.1 ZigBee协议和ZStack简介 (24)4.3.2 OSAL原理分析和实现 (25)IEEE 802.15.规定的PHY层 (31)IEEE 802.15.规定的MAC层 (34)4.3.5 ZigBee2007的网络层。

(37)4.3.6 ZigBee2007的应用层 (41)五、实验结果 (42)六、实验结论 (43)七、实验小结 (43)7.1 短距离无线通信网络的现状和发展 (43)7.2 ZigBee通信技术的应用 (44)7.3 学习ZigBee开发的心得体会 (44)7.4 下一步可能的学习计划 (44)实验《基于无线传感器网络的采温实验》实验学时：1 实验地点：201 实验日期： 5.10一、实验目的1. 设计并实现一套无线传感器网络的采温系统。

2. 较为详细的分析ZigBee协议栈。

二、实验内容和报告简介完成采集器、传感器设备的设计和实现。

对ZigBee2007协议和Zstack进行较为详细的分析。

三、实验相关设备环境介绍了开发板、CC2530和协议栈四、实验内容第一部分详细描述了开发的工作，附上了关键代码和注释。

基于ＺｉｇＢｅｅ技术的无线智能照明系统作者：吴光荣章剑雄来源：《现代电子技术》2008年第14期摘要：在简单介绍无线智能照明系统特点的基础上，讨论基于ZigBee无线网络技术的无线智能照明系统的实现。

硬件设计基于支持ZigBee的oC芯片CC2430，软件设计基于Z-tack 协议栈和ZigBee Alliance规定的ZigBee ome Automation Public Application Profile。

系统可以实现对灯节点的单控、全控、开关控制以及调光控制，达到使照明系统更加便捷和节能的设计目的。

关键词：照明系统;无线网络WU Guangrong，(No2nd Research Institute,China Electronics echnology GroupCorporation,angzhou,310012,China)[J12]Abstract：he characteristics of wireless intelligent lighting system are presented simply in this paper,and then the design of wireless intelligent lighting system is discussed based on ZigBee wireless technologyhe true oC ZigBee solution CC2430 is applied to hardware design,and software design based on Z-tack which is compliant with the ZigBee specification and ZigBee ome Automation Public Application Profile provided by ZigBee Alliancehe lamps can be controlled one by one or as a wholeurn on/off the lamps simply or adjust the brightness of lamps can be realizedhe designedKeywords：lighting system;wireless network;ZigBee;CC2430[J12/3]1 引言随着社会的进步，节能和环保已是大势所趋，在照明领域中，采用新型节能光源、节能电器及高效灯具来达到节约电能的目的，已广泛被人们所接受。

基于ZigBee网络的停车场管理系统作者：曹大磊孙炎辉安义方朱玉鑫来源：《物联网技术》2013年第03期摘要：在大型停车场如何快速停车是管理者与停车者之间存在的最大的难题。

为了解决这个困扰社会管理的难题，文中提出了一种基于ZigBee与S3C2440的大型停车场管理系统解决方案。

该系统采用CC2430和超声波传感器采集与传输停车场车位信息，并用 S3C2440和MFRC522模块解决停车场收费问题，用LED点阵屏实时显示停车场车位信息以及引导停车者快速停车。

整个系统能够智能地管理与引导停车者快速停车。

关键词：ZigBee；停车场管理；嵌入式；无线传感网中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）03-0018-040 引言随着我国城市现代化、国际化的发展，城市居民汽车拥有量急剧增加，车辆的管理控制也显得越发重要[1]。

在拥挤的市区里，汽车与停车位之间的矛盾越来越突出[2]。

对于各类停车场控制管理也有着更高的要求，不仅要求可以实现对车辆的收费和停泊管理，而且要求车辆进出都可以快速进行，缩短停车时在出入口的平均逗留时间，提高停车效率。

为了提高停车场的信息化、智能化管理水平，给车主提供一种更加安全、舒适、方便、快捷和开放的环境，实现停车场运行的高效化、节能化、环保化，本文设计了一套基于ZigBee网络的停车场管理系统。

1 系统硬件设计当停车者根据点阵屏上显示的车位信息进入停车场时，按键，射频卡自动弹出，内部自动进行第一次刷卡，系统记住刷卡时间。

车位信息由ZigBee系统采集与传输。

终端节点将采集到的车位信息通过路由器发送给协调器，协调器处理之后，通过串口发送给LED点阵控制器，最终LED控制器控制点阵显示停车场车位信息。

当司机离开停车场时再次刷卡，系统通过两次刷卡的时间差与标准计费对比进行收费。

本系统主要由三部分组成：第一部分是无线传感网络，它由ZigBee协调器、路由器以及带有超声波传感器的终端节点组成；第二部分是射频计费，由S3C2440和MFRC522射频模块组成；第三部分是信息显示系统，由AVR单片机和点阵显示屏组成。

ZigBee 技术简介引言无线传感器网络是当前信息领域中研究的热点之一，可用于特殊环境实现信号的采集、处理和发送。

文中介绍了一种基于ZigBee 技术的温、湿度监测网络的设计与实现，以CC2430 单片机和数字式温、湿度传感器SHT10 设计出了温、湿度传感器节点，以AT91R4008 微控制器、AX88796 以太网控制器芯片和CC2430 单片机设计出了ZigBee 无线网关。

温湿度传感器节点通过射频收发器将数据发送到ZigBee 无线网关。

ZigBee 无线网关通过以太网网络将数据传输给监测中心主机。

该系统具有低功耗、高可靠性、易组网及稳定性好等优势，可广泛应用于工业环境温、湿度监测。

温度和湿度是2 个非常重要的物理量，温、湿度的监测广泛应用在工业控制、仓库存储等系统中，研制低成本、高可靠性的温、湿度监测设备及系统显得非常重要。

通常，采用有线网络实现温湿度监测，具有布线麻烦、设备随意移动性不强等缺点。

随着射频技术、集成电路技术的发展，无线通信功能的实现越来越容易，数据传输速率也越来越快，并且逐渐达到可以和有线网络相媲美的水平。

本文提出基于ZigBee 技术的无线温、湿度监测的方案，不必铺设电缆，可以节省费用和时间，而且改变温、湿度传感器节点测量位置和增加或减少传感器节点数目都非常方便。

该无线温、湿度监测网络将温、湿度数据传输到ZigBee 无线网关，再通过以太网发送到监测中心主机，具有快速展开、稳定可靠、维护性好等特点。

1 温湿度监测网络介绍1. 1 ZigBee 技术ZigBee 技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，工作频段为全球通用频段2. 4 GHz，数据传输速率低，只有10 ～250 Kb /s，专注于低传输应用。

如图1 所示，ZigBee 网络包括一个协调器，一个或多个路由设备或终端设备。

每个网络中必须要有一个协调器，它是整个网络的中心，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，并用来拓展网络范围;终端设备是实现具体功能的单元。