本文關(guān)鍵詞：ZigBee無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

ZigBee無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)

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文章編號(hào)：１６７１～４５９８（２００８Ｊ１２—１９１２一０３

中圖分類號(hào)：ＴＮ９２

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ

ＺｉｇＢｅｅ無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)

高

鍵，方

濱，，尹金玉，胡葛軍

１０００２２）

（北京工業(yè)大學(xué)電子信息與控制工程學(xué)院，北京

摘要：隨著ＺｉｇＢｅｅ技術(shù)的迅速發(fā)展，ＺｉｇＢｅｅ無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在智能家居中得到越來(lái)越多的應(yīng)用ｌ簡(jiǎn)單介紹了ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議的架構(gòu)，設(shè)計(jì)了由ＭＳＰ４３０單片機(jī)和ＣＣ２４２０射頻芯片構(gòu)成的ＺｉｇＢｅｅ無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)地分析了節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)及加入網(wǎng)絡(luò)的軟件流程，詳細(xì)闡述了多個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨�；通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試表明，該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有較好的穩(wěn)定性和較高的通信效率，可以滿足智能家居對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸及組網(wǎng)要求。

關(guān)鍵詞：無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�；ＺｉｇＢｅ�?/p>

ＭＳＰ４３０

ＤｅｓｉｇｎｏｆＺｉｇＢｅｅ

ＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

ＮｅｔｗｏｒｋＮｏｄｅｓａｎｄ

ＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＮｅｔｗｏｒｋＴｏｐｏｌｏｇｙ

ＧａｏＪｉａｎ，ＦａｎｇＢｉｎ，ＹｉｎＪｉｎｙｕ，ＨｕＧｅｊｕｎ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＺｉｇＢｅｅ

ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｒｉｎｇ

Ｎｅｔｗｏｒｋｓ

１０００２２）

ＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｈａｖｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＳｍａｒｔＨｏｍｅ

ｗｉｔｈ

ｑｕｉｃｋｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＺｉｇＢｅｅ

ｗｈｉｃｈ

ａｒｅ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＳｉｍｐｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅＺｉｇＢｅｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｄｅｓｉｇｎＺｉｇＢｅｅｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｎｏｄｅｓＭＳＰ４３０ａｎｄｐｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ

ｑｕｅｓｔ

ＣＣ２４２０，ｅｎｔｉｒｅｌｙｒｅｓｕｌｔｓ

ｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆ

ｔＯ—

ａｎａｌｙｚｅ

ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

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ａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｆｌｏｗｏｆｊｏｉｎｎｅｔｗｏｒｋ，ｄｅｔａｉｌｅｄｅｘｐａｔｉａｔｅｎｏｄｅｓｎｅｔｗｏｒｋ

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ｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙ

ＳｍａｒｔＨｏｍｅ．

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ｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ；ｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙ

ＺｉｇＢｅｅ；ＭＳＰ４３０

Ｏ

引言

隨著電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)

２００３標(biāo)準(zhǔn)［３。１定義了物理層（ＰＨＹ）和介質(zhì)接入控制子層

（ＭＡＣ）；ＺｉｇＢｅｅ聯(lián)盟提供了網(wǎng)絡(luò)層（ＮＷＫ）和應(yīng)用層（ＡＰＬ）

技術(shù)的迅速發(fā)展，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越被人們熟悉和應(yīng)用。目前的無(wú)線通信技術(shù)主要致力于如何提高通信速率，不便使用在一些低數(shù)據(jù)傳輸速率和通信范圍小的場(chǎng)合，因而ＺｉｇＢｅｅ聯(lián)盟

于２００４年１２月發(fā)布了ＺｉｇＢｅｅ無(wú)線通信技術(shù)。

框架的設(shè)計(jì)。其中應(yīng)用層的框架包括應(yīng)用支持子層（ＡＰＳ）、ＺｉｇＢｅｅ設(shè)備對(duì)象（ＺＤｏ）和由制造商制定的應(yīng)用對(duì)象ｊ

ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議棧的每一層為其上層提供一組特定的服務(wù)：一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，一個(gè)管理實(shí)體提供其他全部服務(wù)。每個(gè)服務(wù)實(shí)體通過(guò)一個(gè)服務(wù)接入點(diǎn)（ＳＡＰ）為其上層提供服務(wù)結(jié)構(gòu)，并且每個(gè)ＳＡＰ提供了一系列的基本指令來(lái)完成

相應(yīng)的功能。

ＺｉｇＢｅｅ無(wú)線通信技術(shù)是一種低速率、低功耗、低復(fù)雜度、低成本的雙向無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)控、安全系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能家居等領(lǐng)域。它Ｔ作在８６８ＭＨｚ、

９１５

ＭＨｚ和２．４ＧＨｚ：三個(gè)頻段上，采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)２網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟硬件設(shè)計(jì)與組網(wǎng)方案

ＺｉｇＢｅｅ無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)由三種節(jié)點(diǎn)組成［ｓ］：協(xié)調(diào)器（ＺＣ）、路由器（ＺＲ）和終端設(shè)備（ＺＤ）。協(xié)調(diào)器是網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)；路由器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)信息幀的路由；終端設(shè)備是實(shí)現(xiàn)具體功能的單元。根據(jù)功能來(lái)劃分，ＺｉｇＢｅｅ無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備又可以分為全功能設(shè)備（ＦＦＤ）和精簡(jiǎn)功能設(shè)備（ＲＦＤ）。協(xié)調(diào)器和路由器必須為ＦＦＤ，終端設(shè)備既可以是ＦＦＤ，也可以是ＲＦＤ。

２．１網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

（ＤＳＳＳ），共有２７個(gè)信道，傳輸距離大約７５ｍ。其中工作于

２．４

ＧＨｚ頻段時(shí)提供２５０ｋｂｐｓ的數(shù)據(jù)傳輸率，適用于高吞吐

ｋｂｐｓ的數(shù)據(jù)傳輸率，適用于低速率、高靈

量、低延時(shí)或低作業(yè)周期的場(chǎng)合；工作于８６８／９１５ＭＨｚ頻段時(shí)提供２０

ｋｂｐｓ、４０

敏度和大覆蓋面積的場(chǎng)合［１］。

本文首先簡(jiǎn)單介紹ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議，然后系統(tǒng)地分析了基于ＺｉｇＢｅｅ技術(shù)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨�。最后通過(guò)試驗(yàn)證明，該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有較好的穩(wěn)定性和較高的通信效率。

１

ＺｉｇＢｅｅ無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由處理器模塊、射頻模塊、串口模塊、ＪＴＡＧ調(diào)試模塊、控制對(duì)象（按鍵與ＬＥＤ燈）以及電源模塊組成。如圖１所示。２．１．１處理器模塊

處理器模塊是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的核心部分，主要功能是處理數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以及控制流程等。其一方面要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，送給射頻模塊進(jìn)行發(fā)送；另一方面要處理射頻模塊接收到的數(shù)據(jù)信息，對(duì)硬件平臺(tái)的其它模塊的操作進(jìn)行控制。

ＭＳＰ４３０單片機(jī)［６］具有極低的工作電壓，在１．８～３．６Ｖ之

ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議介紹

ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議棧［２１是基于標(biāo)準(zhǔn)的七層開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)（ｏＳＩ）

８０２．１５．４－－

模型，但僅對(duì)那些涉及ＺｉｇＢｅｅ的層給予定義。ＩＥＥＥ

收藕日期：２００８一０４～２５；修回日期：２００８一０５—１６。

作者簡(jiǎn)介：高鍵（１９８１一）。男，山東人，碩士研究生，主要從事Ｚｉｇ－Ｂｅｅ技術(shù)的研究。

中華測(cè)控網(wǎng)

ｃｈｉｎａｍｃａ．ｃｏｒｎ

萬(wàn)方數(shù)據(jù)　

  本文關(guān)鍵詞：ZigBee無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。