ZigBee无线数据传输模块的设计与实现1

第３３卷４期２０１０年７月安徽师范大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌｓｃｉｅｎｅｅ）Ｖ０１．３３Ｎｏ．４Ｊｕｌ．２０１０ＺｉｇＢｅｅ无线数据传输模块的设计与实现吕鑫，王忠（四川大学电气信息学院，四川成都６１００６５）摘要：利用ＺｉｇＢｅｅ实现无线传输数据，介绍了ＺｉｇＢｅｅ技术，提出一种基于ＺｉｇＢｅｅ无线数据传输模块的设计方案，设计出无线模块的硬件系统和软件系统，实现了ＺｉｇＢｅｅ模块与上位机的通信过程．实践证明，利用ＺｉｇＢｅｅ技术传输数据具有功耗低、时延小、体积小、耗资少、安全性高、灵活性强等优点．关键词：短距离无线通信；ＺｉｇＢｅｅ；ＣＸＹ２４３０中图分类号：ＴＮ９６５．Ｔ文献标识码：Ａ文章编号：１００１—２４４３（２０１０）０４—０３３２—０４引言随着二十一世纪社会经济和现代科技的迅速发展，人们对能够随时随地提供信息服务的无线通信的需求越来越迫切．短距离无线通信技术作为成为无线通信技术领域的一个重要分支，在诸多无线数据传输中的应用已经越来越广泛．作为一种新兴的短距离无线通信技术，ＺｉｇＢｅｅ技术以其显著的特点和广阔的市场前景，已经得到了人们越来越多的关注，成为当前国内外无线技术研究的热点．ＺｉｇＢｅｅ是一种短距离、低速率、低功耗、低成本和低复杂度的双向无线通信技术，它工作于无需注册的２．４ＧＨｚ国际免费频段ＩＳＭ（ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＭｅｄｉｃａｌＢａｎｄ）．ＺｉｇＢｅｅ的传输速率为１０ｋｂｐｓ一２５０ｋｂｐｓ，传输距离为１０—１００ｍ，具有电池寿命长、应用简单、可靠性高及组网能力强等特点．主要适用于无线传感器网、自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能－¨．１总体设计ＺｉｇＢｅｅ无线数据传输模块的硬件设计框ｌ串行接口｜＜、●二；＞／＼ｊ一ＰＣ机图如图１所示．为了实现无线数据传输模块的硬件基础架构，将硬件设计分为四部分：无线］收发电路、电源电路、ＪＴＡＧ电路和串口转换电路．在这里，设计了串口转换电路，可以实现ＲＳ２３２串口数据转换．因此，可以实现无线模块与ＰＣ机之间的串口数据通信．无线收发电路是本次硬件设计的核心，而ＪＴＡＧ电路主要实现对ＣＣ２４３０的编程和测试．之，７ｆ——ｊｊ／串口转换电路＜＝二二二＞【一一—。——、————，，——．—．—．．．．Ｊ卜ｆｚ蜒Ｂ种射频模块＜＞１｛Ｌ７＜一｝尤玩仪及幌狄发模块一牟∥套强｛么玉‘］广弋／弋夕２硬件设计本次设计的无线通信模块采用射频芯片ＣＬ＇２４３０．该款芯片以强大的集成开发环境为电源模块图１硬件工作原理框图支持，内部线路的交互式调试遵从ＩＤＥ的ＩＡＲ环境．它是Ｃｈｉｐｃｏｎ公司推出的用来实现嵌入式ＺｉｇＢｅｅ应用的片上系统，它支持２．４ＧＨｚＩＥＥＥ８０２．１５．４协议，结合一个高性能２．４ＧＨｚＤｓＳＳ（直接序列扩频）射频收发收稿日期：２００９一０９一０５基金项目：国家自然科学基金项目（４９９０１０１３）；中国博士后基金项目（２００５０３８６１５）作者简介：吕鑫（１９８３一），男，四川成都人。硕士研究生，研究方向：信号与信息处理万方数据３３卷第４期吕鑫，王忠：Ｚｉｇｅｊｅｅ无线数据传输模块的设计与实现３３３器核心和一颗工业级小巧高效的８０５１控制器．ＣＬ－２４３０芯片在单个芯片上整合了ＺｉｇＢｅｅ射频（ＲＦ）前端、内存和微控制器．它使用１个８位ＭＣＵ（８０５１），具有３２／６４／１２８ＫＢ可编程闪存和８ＫＢ的ＲＡＭ，还包含模拟数字转换器（～）Ｃ）、几个定时器（Ｔｉｍｅｒ）、ＡＥＳｌ２８协同处理器、看门狗定时器（ＷａｔｃｈｄｏｇＴｉｍｅｒ）、３２ｋＨｚ晶振的休眠模式定时器、上电复位电路（ＰｏｗｅｒＯｎＲｅｓｅｔ）、掉电检测电路（ＢｒｏｗｎＯｕｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎ）以及２１个可编程Ｉ／Ｏ引脚．本次设计的无线收发模块电路包括ＣＣ２４３０芯片及其相关外围电路，该芯片只需要配合少数的外围元器件就能实现信号的收发功能．为了实现节点模块与计算机的通信，设计了ＲＳ２３２电平转换电路，这里采用了电平转换芯片ＭＡＸ２３２来实现串口连接．同时，选用了ＡＨ８０５升压稳压器，这样就可以将于电池提供的３Ｖ电压变压至５Ｖ，满足ＭＡＸ２３２电路的供电．而３Ｖ电压为ＣＣ２４３０模块和ＪＴＡＧ模块提供稳定电压．此外，这里还设计了一个复位电路，通过复位开关可以进行手动复位，复位电路与ＣＣ２４３０的引脚１０连接，且低电平有效．整体的ＺｉｇＢｅｅ无线模块硬件设计图如图２所示．图２Ｚｉｇｌ３ｅｅ兀线数据传输模块整体硬件设计图在设置串口收发时，设置为串口０位置１，也就是设置串口Ｉ）０．２、Ｐ０．３、Ｐ０．４、Ｐ０．５分别用做ＲＸＤ、ＴＸＤ、ＣＴＳ、ＲＴｓ，Ｉ）０．２、Ｐ０．５做接收输入端，Ｐ０．３、Ｐ０．４为发送输出端．整个ＣＱ４３０模块与计算机的串行通信过程如下：计算机将ＲＳ一２３２串口数据通过Ｒ１ＩＮ和Ｒ２ＩＮ传输到舭３２，由ＭＡＸ２３２将ＲＳ一２３２数据转换成１ｙｒＬ数据，再通过Ｒ１０ＵＴ和Ｉ也ＯＵＴ传送到ＣＣ２４３０；同时，ＣＣ２４３０通过Ｉ）０．３和Ｉ）０．４将数据传算机．送给ＭＡＸ２３２，由ＭＡＸ２３２将１ｖｒＬ数据转换成ＲＳ一２３２数据，再通过Ｔ１０ＵＴ和Ｔ２０ＵＴ将数据传送给计３软件设计本次软件设计主要分为两部分，一部分是在ＣＬ－２４３０上通过异步串行接口向ＰＣ机发送数据，另一部分是通过串口接收数据，对数据进行处理后．再将处理后的数据发送给ＰＣ机．而串口接收处理并发送数据的程序，主要涉及到对中断服务程序的调用，对接收数据的处理后再发送．这里的串口发送子程序首先是判断数据是否发送完毕，没有发完才继续发送数据，发送数据时先把数据送入串口０的数据收发缓冲器（ＵＯＩ）ＢＵＦ），ＣＬ２４３０模块的串口通信是只要你不停放数据到ＵＯＤＢＵＦ就行，当然事先要没置好你所需要的串口，具体的数据发送是由硬件完成，编程的时候不需要考虑这些．因为ＣＣ２４３０的内核是一个５１核，所以每次的传输都是一个字节一个字节的，也就是说每次只能一个字母一个字母的发送数据．在这里，发送函数做了个等待中断标志的处理，也就是送一个字节到缓冲器，需要等待中断的产生，当中断产生了，说明ＵＯＤＢＵＦ里的数据已经被发送出去了，这时才可以继续发送数据，同时在继续发万方数据３３４安徽师范大学学报（自然科学版）２０１０年送前还得把中断标志清零．需要指出的是，如果是需要一组数据一组数据的接收或者传送的话，就必须不停的调用函数，直到把整个数组中的数据都传送完之后再停止．在这个发送主程序里，先是调用发送函数发送了一个字符串，之后清除已发送数据，再发送一个字符串，之后进行延时处理，再循环发送数据．串口发送程序的流程图如图３所示：开始上［初始化Ｉ，ｏ。串口ｏ上发送数据日上清除已发送的数据ｌ◆，【发送数据土延时Ｉ图３发送子程序和发送主程序的沉程图本次软件设计的另一部分是实现通过串口接收数据并发送数据．这部分程序设计使用的是中断方式来对数据进行接收的，之后对接收到的数据进行处理，这里以“＃”为字符串末字节结束符，若接收的字符串长度超过３０字节，或接收到结束符时，认为接收到一条命令，停止接收数据，之后，再将这一字符串反向发送给ＰＣ机．这段程序先是否接收到数据做判断，这里的数据如果传人是先临时放在所定义的寄存器ｔｅｍｐ里，因此对ｔｅｍｐ进行判断，如果非零，就对数据做处理，为零则继续等待数据送入．一旦有数据从串口传送进来，是先送入数据收发缓冲器（ＵＯＤＢＵＦ）里，当ＵＯＤＢＵＦ放满后，就会产生中断，进人中断服务子程序．而这段中断服务程序要做的就是把进来的数据先临时放在ｔｅｍｐ里，这样才方便后面对数据做进一步地处理．当然由于ＣＬ－－２４３０的ＵＯＤＢＵＦ是八位的，因此数据也是一个字符一个字符地进行接收．判断到数据传人后，在主程序里，对数据进行处理，由于“＃”号被定义被结束符，所以数据不能为“＃”，同时已接收的数据不超过３０个字符，这样才存放数据．如果没满足这两个条件，则结束接收，进人发送状态．同时，关闭接收使能位，将接收到的字符串通过串口发送给ＰＣ机．发送完成后，清空刚才收到的数据，再恢复到接收数据状态，继续等待数据的传人．该程序的流程图如图４所示．４结论在短距离无线通信技术呈现出百家争鸣之势的今天，ＺｉｇＢｅｅ凭借其架构简单、价格低廉、功耗低＼寿命长等特点，即使传输速率不高，但针对检测与控制领域的应用，仍有很大的发展潜力．随着正式版本协议的公布以及ＺｉｇＢｅｅ技术的进展，更多的注意力和研发力量将转移到应用的设计和实现、市场推广等方面．人们有理由相信：不久将会有越来越多的内置ＺｉｇＢｅｅ功能的装置进入人们的生活，真正实现无所不在的网络，这无疑将极大改善人们的生活方式．万方数据３３卷第４期吕鑫，王忠：ＺｉｇＢｅｅ无线数据传输模块的设计与实现３３５团曰图４收发数据程序的流程图参考文献：［１］［２］［３］［４］ＰＡＴＲＩＣＫＫｉｎｎｅｙ，ｅｒｅ．ＺｉｇＢｅｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ｗｉｒｅｌｅ＆ｓｃｏｎｔｒｏｌｔｈａｔｓｉｍｐｌｙＤＡＶＩＤＧｅｅｒ．Ｕｓｅｒｓｍａｋｅｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＤｅｓｉｇｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｏｃｔ２。２００３．ｂｅｅｌｉｎｅｆｏｒＺｉｇＢｅｅ氍！ｎｓｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，Ｖｏｌｕｍｅ３８，Ｉｓｓｕｅｌ２，Ｄｅｅ．２００５．原羿．苏鸿根．基于ｚｉｅ，Ｂｅｅ技术的无线网络应用研究［Ｊ］．计算机应用与软件，２００４，２１（６）：８９—９１．１、ｅＬＡＮ仆ｄＡＮＳｔａｎｄａｒｄｓＣｏｍｍｉｔｔｅｅｏｆ１１１ｅＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ。ＩＥＥＥＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｂｅｔｗｅｅｎｓｙｓｔｅｍｓ－Ｌｏｃａｌａｎｄｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＴｅｌｅｅｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｓＳｐｅｃｉｆｉｃｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ－ＰａｒｔＡｒｅａ１５．４：ＷｉｒｅｌｅｓｓＭｅｄｉｍ－ｎＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄＰｈｙｓｉｃａｌＬａｙｅｒ（ＰＨＹ）ＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒＬｏｗ－ＲａｔｅＷｉｒｅｌｅｓｓＰｅｒｓｏｎａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ（ＬＲ—ＷＰＡＮｓ）［Ｍ］．ＳｍａｒｔＲＦＣＣ２４３０Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ（删．１．０１），２００５．［６］［７］［８］［９］马忠梅，刘滨。戚军，马岩．单片机ｃ语言Ｗｉｎｄｏｗｓ环境编程宝典［Ｊ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００３．６．谭浩强．Ｃ程序设计（第二版）［Ｍ］．北京：清华大学出版杜，１９９９．葛磊蛟，毛一之，李歧，高婧嫱．基于ｃ语言的ＲＳ２３２串行接口通信实现［Ｊ］．河北工业大学学报，２００８，（６）：１１—１６．李明。王睿．石磊．一种ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络节点的设计［Ｊ］．自动化技术与应用．２００８，（１）：９１—９４．Ｄｅｓｉｇｎ＆ＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＺｉｇＢｅｅＤａｔａＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＭｏｄｕｌｅＬｖＸｉｎ．ＷＡＮＧＺｈｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃｓＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：１１１ｅｒｅｓｅａｒｃｈａｉｍｓａｔｒｅａｌｉｚｉｎｇｗｉｒｅｌｅｓｓＺｉｇＢｅｅｔｅｃｈｎｏｌｃｇｙｉｎｂｒｉｅｆ，ｐｒｅｓｅｎｔｓａｔｒａｒ悔ｒｔｉｓｓｉｏｎＯｉｌｄａｔａｂｙｕｓｅｏｆｚｉｇｒ３ｅｅ．ＴｈｉｓｔｈｅＳｉｓｆｉｒｓｔｌｙｒｅ∞ｍｍ印ｄｓｄｍｉｇｎｐｌａｎｂａｓｅｄＺｉｇＢｅｅｗｉｒｅｌｅｓｓｄａｍｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｏｄｕｌｅ，ｄｅｓｉｇｎｓｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｏ｛ｗｉｒｄｅｓｓｍｏｄｕｌｅ。ａｎｄｒｅａｌｉｚｅｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｔ墨ｌＺｉｇＢｅｅｒｒｏＳｕｌｅａｎｄｈｏｓｔｏｍａｐｕｔｅｒ．ＩｔｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｗａｎｍａｉｔｔｉｎｇｄａｍｂｙｕｓｅＯｆｚｉｇｅＩｅｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｆｅａｔｕｒｅｄｗｉｔｈｌｏｗｅｔｃ．ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｓｈｏｒｔｔｉｍｅｄｅｌａｙ，ｓｍａｌｌｓｉｚｅ，ｌｅｓｓｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ｈｉｇｈｓｅｃｕｒｉｔｙ。ｓｔｒｏｎｇｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙａｎｄＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｓｈｏｒｔ—ｄｉｓｔａｎｃｅｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＺｉｇＢｅｅ。ＣＣ２４３０万方数据ZigBee无线数据传输模块的设计与实现

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

吕鑫， 王忠， LV Xin， WANG Zhong

四川大学,电气信息学院,四川,成都,610065

安徽师范大学学报（自然科学版）

JOURNAL OF ANHUI NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE）2010，33(4)0次

1.PATRICK Kinney ZigBee technology:wireless control that simply works 20032.DAVID Geer Users make a beeline for ZigBee sensor technology 2005(Issue12)3.原羿.苏鸿根 基于ZigBee技术的无线网络应用研究 2004(6)

4.The LAN/MAN Standards Committee of The IEEE Computer Society IEEE Standard for Informationtechnology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan areanetworks Specific requirements-Part 15.4:Wireless Medium Access Control (MAC)and PhysicalLayer(PHY)Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks(LR-WPANs) 20055.马忠梅.刘滨.戚军.马岩 单片机C语言Windows环境编程宝典 20036.谭浩强 C程序设计 1999

7.葛磊蛟.毛一之.李歧.高婧嫱 基于C语言的RS232串行接口通信实现 2008(6)8.李明.王睿.石磊 一种ZigBee无线传感器网络节点的设计 2008(1)

1.学位论文 郑文杰 基于ZigBee标准的Wit-Stack协议栈开发与应用 2009

随着科技的进步，人们不断朝着智能化，网络化方向发展。融合了传感器技术，控制技术，信息采集与处理技术的ZigBee无线传感网络应运而生。ZigBee无线网络由无数的节点组成，通过数据帧转发技术，实现信息采集与传输。ZigBee作为一种短距离无线通信技术，它凭借自身的特点专注于数字家庭，工业控制，医疗监控等领域，开拓了广阔的市场。随着ZigBee标准的颁布，ZigBee技术如虎添翼，逐渐走入我们生活的每一个角落。
　　 ZigBee无线网络具有低功耗、低成本、低速率、近距离的特点，在短距离低速率无线网络中扮演着非常重要的角色，具有广阔的应用前景。随着ZigBee联盟的成立，国外众多半导体公司纷纷推出符合ZigBee标准的芯片和协议栈；而在国内也掀起了学习ZigBee技术的高潮。
　　 ZigBee协议栈作为ZigBee无线网络的核心技术，影响着无线网络的功能，性能以及稳定性，在应用过程中起着举足轻重的作用。本文在研读

IEEE802.15.4标准和ZigBee协议标准的基础上，详细研究协议栈各层的结构和功能，以及相关的路由算法，开发出具有自主知识产权的协议栈--Wit-Stack。它符合ZigBee标准，以物理层、MAC层、网络层、应用层组成；应用层向外提供用户接口函数，利用这些函数进行应用程序设计，很容易实现ZigBee无线网络的各项功能。
　　

CC2430作为TI公司在ZigBee网络上SOC解决方案，它符合ZigBee标准，硬件集成了物理层与MAC层。我们以CC2430作为硬件平台，移植Wit-Stack协议栈，组建“基于ZigBee无线网络的智能家居系统”，对该系统进行详细测试。测试结果表明：Wit-Stack协议栈符合ZigBee标准，在实际应用中达到性能稳定。最后，对实验结果深入分析，找出协议栈需要完善的地方，并提出了改进方向。

2.期刊论文 王陈海.吴太虎.WANG Chen-hai.WU Tai-hu 短距离无线通信技术发展及在医疗监护中的应用 -医疗卫生装备2008,29(1)

介绍了无线通信技术中几种短距离无线通信技术,包括非标准协议无线通信、Bluetooth协议通信、Zigbee协议通信等,重点分析了采用各种短距离无线通信的医疗监护系统的国内外研究现状,总结它们各自的优缺点,并阐述了短距离无线通信技术和医疗设备通信标准的最新研究进展,展望新技术和新标准时医疗监护系统发展趋势的影响.

3.期刊论文 郭谋发.杨振中.杨耿杰.黄世远.GUO Moufa.YANG Zhenzhong.YANG Gengjie.HUANG Shiyuan 基于ZigBee Pro技术的配电线路无线网络化监控系统 -电力自动化设备2010,30(9)

针对馈线自动化系统现场应用中存在故障定位区段不细、故障指示器信息无法自动远程传输等问题,提出一种3层分布式全无线配电线路监控系统方案.系统第1层为470 MHz短距离无线通信网络,负责配电线路状态变化信息的采集;第2层为ZigBee Pro无线传感器网络,负责配电线路状态变化信息及设置参数的路由;第3层为通用无线分组业务(GPRS)通信网络,负责数据的远距离可靠传输.分析了设计和实现中的关键技术,如故障指示器通信模块供电、无线传感器网络参数配置、多对一路由、网络安全及GPRS可靠通信等.该系统具有可靠性高、可扩展性强、运行费用低等特点,尤其适合电力公司10 kV配电线路的在线监控.

4.学位论文 罗双发 基于ZigBee技术的无线传感器网络的应用研究 2007

随着微电子技术、计算机技术、信息技术的发展，推动了传感器技术的飞速发展；其中无线传感器网络技术作为近年来的研究热点，备受关注；无线传感器网络(WSN)是由分布广泛、具有感知、计算和通信能力的微型传感器节点通过自组织的方式构成的一个无线网络。这些传感器节点通过相互间的分工协作，实时感知、监测和采集其所处区域内的各种信息。无线传感器网络技术被认为是将对21世纪社会产生深远影响的技术之一，是近年来国内外无线网络领域研究的热点；作为无线传感器网络实现的方案之——ZigBee协议，是本研究的重点内容。

ZigBee作为一种新兴的短距离无线通信技术，具有低成本、低功耗、低复杂度等特点；它是专为低速率传感器的控制网络设计的无线网络协议；在工业控制、环境监测、智能建筑、医疗监护等领域具有良好的应用前景。

作者在分析ZigBee技术基本原理的基础上，深入了解了ZigBee协议中物理层、媒体访问控制层、网络层和应用层各层的架构和节能策略；重点分析

了ZigBee技术的组网流程、路由损耗、路由算法；并采用由PICl8F4620单片机和CC2420射频芯片搭建的ZigBee开发应用平台，实现ZigBee协议，验证了ZigBee技术通信的可靠性；此外，作者在该ZigBee软硬件开发平台上，进行二次开发，尝试构建一套基于ZigBee技术的无线医疗监护系统；实现了温度和脉象信号的无线采集。

5.期刊论文 金纯.蒋小宇.罗祖秋 ZigBee与蓝牙的分析与比较 -信息技术与标准化2004(6)

ZigBee是最近提出的一种类似蓝牙的无线通信技术.通过对ZigBee和蓝牙的主要技术特征和市场前景进行分析和比较,从而证明ZigBee和蓝牙的关系是既互为补充又相互竞争,蓝牙将不得不面临极低功耗、低成本ZigBee的竞争.

6.学位论文 李同松 基于ZigBee技术的室内定位系统研究与实现 2008

随着现代通信技术和无线网络的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定移动终端、设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的，比较完善的封闭空间定位技术目前还无法很好地利用。本文的重点就在于设计并实现了一种低成本、实用的无线传感器定位系统。

基于IEEE802.15.4标准的Zigbee技术是一种新兴的低成本、低功耗、低速率的短距离无线通信技术。随着Zigbee技术越来越多地被用于家庭自动化、遥测遥控、汽车自动化和医疗护理等应用领域，基于ZigBee网络的实时定位问题正日益受到关注。

本论文主要研究了基于ZigBee网络的室内无线定位技术，并在此基础上实现了一个针对办公室及楼道环境的定位系统。基于大量的实测数据，通过对数据的详细分析，总结出几种实用定位方法的特点，提出一种基于环境信息的混合定位法，这种方法融合了RSSI和LQI。本文实现了一个定位系统，它包括硬件平台、节点通信程序和上位机监测软件三部分。本文详细介绍了三部分的实现。其中，硬件平台以集成了射频与51微控制器的CC2430芯片为核心，该平台包括射频模块、辅助电路、功能指示电路等。实际节点可以根据其类型特点，选取硬件电路的不同部分加以实现。节点通信程序的开发以TI公司提供的Z-Stack协议栈为基础，论文详细介绍了节点间通信流程，给出了各类节点详尽的通信实现方法。在VC++6.0环境中编写了上位机监测软件，论文给出了详细的软件实现方案。

论文最后对定位系统进行了实际测试。测试表明：本系统达到了设计要求，是一个低成本、易实现的系统。同时，针对实验中发现的不足，给出了进一步完善功能的方法。

7.期刊论文 赵景宏.李英凡.许纯信.ZHAO Jing-hong.LI Ying-fan.XU Chun-xin Zigbee技术简介 -电力系统通信2006,27(7)

未来的无线互连设备应具有低价格、近距离、低功耗的特点,作为IEEE802.15.4标准的Zigbee技术正好具备上述优点,因而成为极具竞争力的新兴技术.文章首先介绍了Zigbee的技术特点、协议栈模型及其应用领域,并将其与同样是近距离无线通信的蓝牙技术做了性能对比,通过比较,分析和论证了Zigbee的技术优势和潜力.

8.学位论文 丁为 基于ZigBee技术的井场有害气体监控系统设计 2008

在石油天然气开采过程中，对井场环境参数的监测十分重要，有害气体的弥漫很可能造成严重的安全事故。目前我国井场现有的有线监控系统由于自身的局限性还难以实施全面、灵活的监测。用无线监控系统替代有线监控系统，将极大地提高监测与预警水平。目前无线通信技术有许多种，取代井场上短距离电缆最直接的方法就是利用短距离无线传输技术。无线传感器网络是国内外都在研究开发的一种新技术，目前在工况复杂的钻井井场还没有得到实际应用。正是在这种背景下，本文对一种适合井场有害气体监测的层次型无线传感器网络进行了研究。

监控系统的软件是在ZigBee协议栈基础上开发设计的，ZigBee是最近新出现的一种短距离无线通信技术，它以IEEE802.15.4无线通信技术为基础，国内外对它的研究尚处于起步阶段。本文的创新点主要有以下2个方面：

1、研究了应用于井场有害气体监测的ZigBee无线传感器网络。根据监测的需要，设计了层次型无线传感器网络的拓扑控制机制，重点设计了网络双层拓扑结构形成的两个阶段，并设计了拓扑结构发生变化时网络的应对过程和网络的地址分配算法。根据所设计的拓扑控制机制，设计了网络的路由机制——分级路由机制，论述了这种路由机制的原理和优点。

2、根据井场实际监控和网络节能的需要，设计了网络的两种工作方式——周期性巡检工作方式和中断唤醒工作方式。针对两种工作方式的特点分别设定了节点的两种电源能耗管理模式。论述了周期性巡检工作方式下网络如何周期性地向监控中心传送气体浓度信息，以满足工作人员对井场环境周期性监控的需求；论述了在井场紧急事件发生时，节点如何以中断唤醒工作方式及时地向监控中心传送数据，使工作人员能够立即采取有效措施。

此外，论文还设计了传感器网络节点的硬件电路：包括无线收发模块和扩展模块。论文对所设计的层次型无线传感器网络进行了实验，对实验结果进行了分析。实验结果表明：网络能够成功实现拓扑结构的建立，并且使数据按照所设计的路由机制进行传输，到达了预期的设计目标。这为以后进一步的研究和网络的实际应用打下了良好的基础。

9.学位论文 高键 ZigBee短距离无线通信网络的研究与实现 2008

随着半导体技术、嵌入式系统和计算机等技术的进步,短距离无线通信技术得到了飞速的发展,已经成为通信领域的一个研究热点。目前存在着多种短距离无线通信技术,如红外技术、蓝牙技术、Wi-Fi技术、超宽带技术、ZigBee技术和射频技术等。这些技术各有优点和缺点,传输速率和距离各不相同,适用于不同的领域。ZigBee技术的显著特点是低成本、低功耗、低传输速率,可广泛应用于工业控制、无线传感器网络、医疗监护、智能家居、环境监测以及消费类电子设备的遥控装置等领域。ZigBee技术作为一种新兴的无线技术,在基础理论和工程技术两个层面向科技工作者提出了大量挑战性的研究课题。

本文在研究ZigBee协议的基础上,设计实现了具有较简单功能的zigBee无线通信网络平台。

该平台网络节点的硬件部分由控制母板和射频卡两部分组成,其中控制母板的核心为MSP430F1611单片机,射频卡的核心为CC2420射频芯片。控制母板和射频卡通过SPI接口进行通信,控制母板处于主模式,射频卡处于从模式。网络平台软件设计部分主要编写了MSP430单片机、射频芯片驱动、星型和树型网络拓扑以及节点入网等程序。

对搭建的网络平台进行了通讯距离、星型网络通讯、树型网络通讯、网络节点的失效及重连和抗同频干扰等测试,测试结果表明本平台具有较好的可靠性和稳定性。

10.期刊论文 华中田 与蜂共舞——ZigBee技术一瞥 -电子产品世界2007(11)

本文从ZigBee的发展历史入手,探讨了这种基于无线传感器技术的网络应用的协议栈、性能分析和各种应用领域,全面构建了完整的ZigBee技术应用与发展蓝图.

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