Zigbee芯片在信息傳輸中的應(yīng)用

1、Zigbee芯片在信息傳輸中的應(yīng)用胡陽軍, 王建國, 訾旭華 時間:2008年07月04日 字 體: 大 中 小關(guān)鍵詞:? 摘 要： 針對信息檢測中遇到的有線布線困難及工程造價高等情況，給出了一種無線解決方案,利用滿足Zigbee規(guī)范的無線收發(fā)芯片（CC2430）組成信息無線傳輸模塊，給出了完整的系統(tǒng)設(shè)計及軟件實現(xiàn)方案。? 關(guān)鍵詞： 無線傳輸? ZigBee? CC2430?1。1 系統(tǒng)方案的構(gòu)成?2 系統(tǒng)的實現(xiàn)2.1 無線節(jié)點的芯片選擇2。2.2 無線模塊的硬件設(shè)計? 硬件接線如圖2 所示，其中芯片CC2430只給出了所用到的管腳。使用一個非平衡天線,連接非平衡變壓器使接收性能更好，電路中的

2、非平衡變壓器由電容C4和電感L3、L1、L2 以及一個PCB 微波傳輸線組成，整個結(jié)構(gòu)滿足RF輸入/輸出匹配電阻(50)的要求。內(nèi)部T/R 交換電路完成LNA與PA之間的交換。R1和R2為偏置電阻，電阻R2主要用來為32MHz的晶振提供一個合適的工作電流。用1個32MHz的石英諧振器（XTAL1）和2個電容（C5和C6）構(gòu)成一個32MHz 的晶振電路。用1個32.768kHz 的石英諧振器（XTAL2）和2個電容（C2 和C3）構(gòu)成一個32.768kHz 的晶振電路。電壓調(diào)節(jié)器為所有要求1.8V電壓的引腳和內(nèi)部電源供電，C1和C7 是去耦合電容,用來電源濾波,以提高芯片工作的穩(wěn)定性。?2.3

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計? 針對該系統(tǒng)的實際應(yīng)用場合，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎玫湫偷男切徒Y(jié)構(gòu)：一個中心節(jié)點擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，其他各測點相當(dāng)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的RFD節(jié)點，只與中心節(jié)點通信，其網(wǎng)絡(luò)初始化流程如圖3 所示。3-4。? 應(yīng)用層軟件是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它體現(xiàn)了整個系統(tǒng)的功能，通過對整個系統(tǒng)的分析，應(yīng)用層軟件大致可分為終端數(shù)據(jù)采集部分和中心節(jié)點部分。系統(tǒng)復(fù)位時終端節(jié)點先進(jìn)行硬件初始化，選擇通信信道，置收發(fā)標(biāo)志位。節(jié)點可采取需求喚醒的工作機制，沒請求時使之進(jìn)入休眠狀態(tài)以降低其能耗。當(dāng)有傳輸請求時，馬上進(jìn)入工作狀態(tài)，先解析請求命令并回應(yīng)，然后采集數(shù)據(jù)并發(fā)送，完成后若沒有出錯信息或請求則又進(jìn)入低功耗的休眠，等待下個命令

4、的激活，其程序流程如圖5 所示。? 中心節(jié)點應(yīng)用程序功能是將主機端監(jiān)控程序發(fā)送的數(shù)據(jù)請求信號發(fā)送出去，另外還要接收終端采集的數(shù)據(jù)并上傳給上位機。復(fù)位時進(jìn)行系統(tǒng)初始化并開中斷，置標(biāo)志位ST,完成后系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式（ST=00）。當(dāng)上位機有數(shù)據(jù)采集要求時，通過串口與之通信，此時將會觸發(fā)系統(tǒng)的串口中斷激活系統(tǒng)。隨后，中斷服務(wù)程序?qū)⑾到y(tǒng)置為發(fā)送命令狀態(tài)（即ST=01），先解析命令信號，接著將命令信號打包發(fā)送出去，發(fā)送成功后將進(jìn)入等待接收數(shù)據(jù)模式(即ST=10)。此后，如果有數(shù)據(jù)發(fā)送過來，底層將數(shù)據(jù)上交到應(yīng)用層后，就直接將數(shù)據(jù)通過串口上傳給上位機，完成一次數(shù)據(jù)傳輸。其程序流程如圖6所示。? 上位機和中心

5、節(jié)點的通信采用RS232C串行數(shù)據(jù)通信，串行口的通信方式為異步串行通信，信息格式為1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個停止位，無奇偶校驗位，速率為57 600bps，數(shù)據(jù)傳輸采用“停止等待”協(xié)議模式。? 本系統(tǒng)試驗所用的開發(fā)平臺為C51RF-3-BK，在線仿真器通過USB接口直接連接到電腦上，并連到CC2430的ZigBee無線單片及目標(biāo)板，具有代碼高速下載、在線調(diào)試DEBUG、硬件斷點、單步、變量觀察、寄存器觀察等全部C51源水平調(diào)試的功能，能實現(xiàn)對CC2430芯片節(jié)點的實時在線仿真/調(diào)試/測試。所用的集成開發(fā)環(huán)境是IAR Embedded Workbench for MCS-51，一個與KELLC

6、51類似的功能強大的C51編譯器/IDE/DEBUG開發(fā)平臺。運用該開發(fā)平臺，本信息傳輸系統(tǒng)能順利地調(diào)試成功，在沒有中繼路由的情況下，能組成多點對一點的半徑范圍為100m之內(nèi)的星型網(wǎng)絡(luò)，增加發(fā)射功率可以增大通信的距離。? Zigbee技術(shù)是一種新興無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，為人們提供了一種全新的獲取信息、處理信息的途徑。本文將該技術(shù)應(yīng)用到信息檢測系統(tǒng)，能有效地解決以往信息檢測中所存在的布線難、能耗大、維護(hù)和檢修難的問題，提高了效率。本文所給出的這種解決問題方案在實驗室環(huán)境得到了驗證，此外本方案有很大的系統(tǒng)升級空間，通過移植更好的組網(wǎng)Zigbee協(xié)議，能組成分布式大范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，更加靈活方便。參考文獻(xiàn)1 孫利民，李建中，陳渝，等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)M 北京：清華大學(xué)出版社，2005.2.2 Overview of the IEEE 802154 PHY Baseline，IEEE 80215?Working.Group for Wireless Personal Area Networksdoc：IEEE 80215401358.3 ?馮