DIY ZIGBEE 入门无线传感器网络.docx
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1、DIYZIGBEE入门无线传感器网络一、从一张广告照片谈起ZigBee是一种新兴的无线网络技术标准,主要用于近距离无线网络连接。它的字面意思为“嗡嗡(zig)的蜜蜂(bee),;于蜜蜂用于传递信息的舞蹈,蜜蜂通过“嗡嗡地抖动翅膀飞翔出“八字舞来与同伴传递花粉的方位信息,这样的方式构成了蜜蜂群体中的通信网络。该技术的主要特色有低速、低功耗、低成本、支援大量网络节点、支援多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。它工作于2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)及915MHz(美国)的ISM频段,其基础是IEEE802.15.4,这是IEEE无线个人区域网工作组的一项标准,被称作IEEE802.1
2、5.4(ZigBee)技术标准。2001年8月ZigBee联盟成立,主要负责制定相关的无线网络协定。2002年下半年,英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布,它们将加盟ZigBee联盟,共同研发下一代无线通信标准,这一事件成为该项技术发展过程中的里程碑。目前已经包括2004、2006及2007/Pro版本。由于ZIGBEE技术的高速发展,引起了广大电子爱好者和单片机爱好者的极大关注,都希望自己也能动手熟悉这个新技术,但是,当大家实际要准备动手的时候,确感到好像是老虎啃天,无处下手,因为ZIGBEE技术相对于一个简单无线网络而言,太过
3、于复杂和庞大,从基础的无线知识,包括高频天线,高频调制技术,到无线和数字通讯原理,到个人区域无线网络的国际标准IEEE802.15.4,MAC原理,再到ZIGBEE无线网络技术规范,无线网络拓扑,无线网络路由,无线网络安全如果将这些知识和理论变成书本,可能有厚厚几尺高,初次入门者要很快实现这样多的知识跨越,进行DIY,几乎是不可能完成的任务;从哪里开始我们的DIYZIGBEE历程?我想到了在美国TI公司网页上看到的一张广告照片,见图一所示:620)this.style.width=620;border=0图1TI网页上ZIGBEE网络处理器广告照片这张照片上,是一个充满自信的小女孩,好像是上小
4、学3年级那种好学生,背景上的黑白上写了一行粉笔字:CC2480+MCU=ZIGBEE,我们知道,CC2480是TI公司推出的ZIGBEE网络处理器,将复杂的ZIGBEE网络协议栈,处理成了简单的用户接口命令,用户只要使用任何简单的单片机(微控制器),就可以容易的实现对ZIGBEE网络的控制;TI推出这个芯片的目的,就是希望ZIGBEE容易被使用,所以这个广告照片,TI特别选择一个小学生,来说明其容易性;这张照片,让我们豁然开朗,因为我们在前面已经介绍了DIYRF-2510和熟悉了CC2510无线微控制器 (8051内核无线单片机),所以,我们只要加上一个ZIGBEE网络处理器,就可以绕开无线协
5、议栈复杂的内部结构,直接进入ZIGBEE无线网络的实际使用。也就是说,我们先将ZIGBEE网络处理器当成一个“黑盒,使用我们已经熟悉的CC2510单片机(注意只使用单片机的功能),采用软件来控制ZIGBEE无线网络处理器。来学习和体验ZIGBEE无线传感器网络中那些最重要的技术特性,包括节点的类型,网络拓扑,网络数据通讯,传感器信号采集和无线传输,低功耗网络等等,这样,就可以用很短的时间来完成这漫长的学习之旅;二、快速实现升级,准备好我们的ZIGBEE无线传感器网络系统在2009年第9期(无线电)杂志,我们使用的是无线龙科技公司生产的DIYRF-2510系统,我们需用购买升级包装:DIYRF-
6、2480C或者DIYRF-2480-L;不同的升级包装包括不同的网络处理器模块,分别采用TICC2480或者无线龙科技LC2480网络处理器,但是软件兼容,模块插座也兼容,当然,采用不同网络处理器的升级套件价格也有很大差别,和TICC2480不同,深圳无线龙科技公司设计的LC2480网络处理器采用了标准TICC2430芯片,内置了无线龙开发的兼容软件,图二是无线龙LC2480网络处理器模块原理示意图620)this.style.width=620;border=0图2无线龙LC2480网络处理器模块原理示意图我们将DIYRF-2510无线网关上的模块,拔出放到安全的地方,然后插入DIYRF-2
7、480升级套装中的一个无线网络处理器模块,就方便的完成了无线网关的ZIGBEE升级,然后,我们再在DIYRF-2510套件的无线节点底板上,分别插上剩下的两个无线龙科技公司生产的2480无线网络处理器模块,就全部快速完成了DIYRF-2510向DIY2480的硬件升级,也就是完成了DIYZIGBEE无线传感器网络的硬件准备工作,DIYRF升级套件售价非常低廉,用户只需要300元人民币(全套系统DIYRF2510+ZIGBEE2480升级套装,仅仅需要700元人民币),就可以在DIYRF-2510基础上,升级为完整的ZIGBEE无线网络DIY平台。通过WXLMCU.com,可以非常容易在无线龙科
8、技公司网上商城完成现货购买;升级后的DIY-2480ZIGBEEDIY系统如图3所示620)this.style.width=620;border=0图3升级后的DIY-2480ZIGBEEDIY系统由于我们原来的DIYRF-2510无线节点底板的CC2510无线单片机中,内置的是简单网络表演软件代码(HEX).在我们实现对ZIGBEE网络处理器控制的时候,我们需用使用新的代码,所以,对两个节点板,我们必需从新下载代码;将节点板分别连接到网关板,如图4连接,使用CC2510仿真器下载软件到节点板CC2510中去:620)this.style.width=620;border=0图4连接到PC,
9、下载ZIGBEE网络处理器控制表演软件到两个节点板完成两个模块下载ZIGBEE控制表演软件后,我们可以装上电池,将USB电缆连接到通讯口(不是仿真器),开始我们在在ZIGBEE无线网络世界的翱翔.三、开始你第一个ZIGBEE实验首先,将网关(注意检查是否插上了2480网络处理器模块)连接到电脑的USB接口,另外两个无线节点板插上2480网络处理器模块,(注意检查是否下载了正确的ZIGBEE2480表演代码),ZIGBEE网络系统结构如图5所示;620)this.style.width=620;border=0图5DIYRF-2480基本ZIGBEE网络结构在开始我们的实验前,我们必需先了解一下
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