《zigbee学习交流》PPT课件

ZigBeeZigBee学习交流学习交流 Wdc 2012-11-16Page 2 物联网:是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。“物联网就是物物相连的互联网”无线传感网络的定义是：大规模，无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络其中的节点是同构的、成本较低、体积较小，大部分节点不移动，被随意撒布在工作区域，要求网络系统有尽可能长的工作时间。在通信方式上，虽然可以采用有线、无线、红外和光等多种形式，但一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用，为明确起见，一般称无线传感器网络(WSNWireless Sensor Network)。ZigBee是由英国Invensys公司、日本三菱、美国摩托罗拉以及荷兰飞利浦共同提出的一种低成本、体积小、能耗小、传输速率低的无线通信技术发展而来的。ZigBee技术简介技术简介Page 3短距离无线通信技术比较短距离无线通信技术比较 Page 4l低功耗。在低耗电待机模式下，2 节5 号干电池可支持1个节点工作624个月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。l低成本。通过大幅简化协议（不到蓝牙的1/10），降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且ZigBee免协议专利费。每块CC2530为20元左右。l低速率。ZigBee工作在20250 kbps的较低速率，分别提供）、40kbps(915 MHz）和20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。l近距离。传输范围一般介于10100 m 之间，在增加RF 发射功率后，亦可增加到13 km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。ZigBee技术优势技术优势Page 5l短时延。ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15 ms，节点连接进入网络只需30 ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要310 s、WiFi 需要3 s。l高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254 个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000 个节点的大网。l高安全。ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单（ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准（AES 128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。l免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗（ISM)频段，2.4 GHz（全球）、915 MHz（美国）和868 MHz（欧洲）。ZigBee技术优势技术优势Page 6ZigBee无线网络拓扑结构无线网络拓扑结构Page 7ZigBee协议体系协议体系Page 8ZigBee并不是用来与蓝牙或者其他已经存在的标准竞争，它的目标定位于现存的系统还不能满足其需求的特定的市场，它有着广阔的应用前景。ZigBee联盟预言在未来的四到五年，每个家庭将拥有50 个ZigBee 器件，最后将达到每个家庭150 个。据估计，到2007 年，ZigBee市场价值将达到数亿美元。其应用领域主要包括：l家庭和楼宇网络：空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等l工业控制：各种监控器、传感器的自动化控制l商业：智慧型标签等l公共场所：烟雾探测器等l农业控制：收集各种土壤信息和气候信息l医疗：老人与行动不便者的紧急呼叫器和医疗传感器等。ZigBee的应用前景的应用前景Page 9 CC2530 是用于、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其他强大的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。CC2530F256 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。CC2530 简介简介Page 10）电路描述方框图电路描述方框图Page 11来自佳杰科技 RF2530A最小系统原理图（带功放）最小系统原理图（带功放）Page 12l 开发环境（程序的编写、调试、仿真都在这里）l TI SmartRF Flash Programmer (更改CC2530的MAC地址；提供程序烧写)l TI Packet Sniffer（用于抓取ZigBee数据包）l 串口调试助手（开发板与电脑的串口通信，查看数据是否正确）l 安装ZigBee 2007协议栈 开发所用的软件开发所用的软件Page 13 Z-Stack 由main（）函数开始执行，main（）函数共做了2件事：一是系统初始化，另外一件是开始执行（OSAL）轮转查询式操作系统。Z-Stack介绍介绍void osalInitTasks(void)；void osal_start_system(void)；Page 14具体的看后面OSAL运行原理OSAL事件任务一任务二任务三分配事件处理事件处理事件处理Page 15l三个关键变量：ltasksCnt：保存任务的总数ltasksEvent：一个指针，指向了事件表的首地址ltasksArr：一个数组，该数组的每一项都是一个函数指针，指向了事件处理函数OSAL运行原理Page 16OSAL运行原理Page 17lCC2530学习 寄存器、分模块实验、多写程序l协议栈学习 基本术语、基本架构、重要函数、简单实验入手学习体会Page 18参考资料l 1.ZigBee视频教程应用开发指导视频教程应用开发指导(PDF)锋硕电子科技有限公司锋硕电子科技有限公司l基础实验基础实验(PDF)成都无线龙通讯科技有限公司成都无线龙通讯科技有限公司l 3.CC2530 datasheet.IEEE 802.15.4 and ZigBeeApplications Users Guidel 5.ZigBee 无线传感器网络设计与实现无线传感器网络设计与实现 王小强等王小强等.化学工业出版社化学工业出版社Page 19l已完成：已完成：CC2530基础实验、协议栈的基本架构基础实验、协议栈的基本架构l下一步：下一步：CC2530组网实验、协议栈的深入学习组网实验、协议栈的深入学习学习目标学习目标感谢您的关注感谢您的关注!Thank you!