ZigBee无线传感器网络入门

Posted 2021-07-12 364.99°

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了ZigBee无线传感器网络入门相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1.物联网的体系结构简介

1.1.物理层

定义无线信息和MAC子层之间的接口，在驱动程序的基础上，实现数据传输和管理

提供两个服务：

数据服务： 从无线信道上收发数据
管理服务：

信道能量检测
链接质量指示
载波检测
空闲信道评估

1.2.介质访问控制层

提供两个服务：

MAC层数据服务： 保证MAC层协议数据单元在物理层数据服务中的正确收发
MAC层管理服务： 保证MAC层的活动，并维护一个数据信息库

1.3.网络/安全层

管理设备加入和退出网络，申请安全结构、路由管理
在设备之间发现和维护路由，发现邻设备、存储邻设备信息

1.4.应用层

应用支持子层（APS）： 负责维持绑定表，在绑定的设备之间传送信息
ZigBee设备对象（ZDO）： 定义设备在网络中的角色，发起响应和绑定请求，在网络设备之间建立安全机制

2.最低需求估算

打包： 由上层协议到底层协议
解包： 底层协议到上层协议

ZigBee协议套件紧凑而简单，并且实现其的要求很低

8位处理器，如8051
32KB的ROM，最小4KB的ROM
主节点需要更多的RAN（节点的设备信息、转发表、关联表以及密钥存储）

3.硬件资源

3.1.节点芯片选型

CPU：数据总线宽度4位、8位、16位机、32位机和64位选择合适的即可

4位单片机主要应用于工业控制领域
16位和32位单片机主要应用于视频采集、图形处理等方面

3.2.CC2530简介

硬件内部模块大致可分为三大类：

CPU和内存相关的模块
外设、时钟和电源管理相关的模块
无线电相关的模块

3.2.1.CPU和内存

CPU内核是一个单周期的8051兼容内核
三个不同的存储器访问总线（SFR、DATA和CODE/XDATA )，以单周期访问SFR 、DATA和主SRAM
一个调试接口
一个18源输入的扩展中断控制单元，18个中断源分为6组，每个中断与4个优先级之一相关

3.2.2.时钟和电源管理

内核和外设由一个1.8V低差稳压器供电
CC2530由5中不同的复位源来复位设备

3.2.3.外设

CC2530包含多种外设，允许程序设计者开发先进的应用
调试接口执行一个专有的两线串行接口，用于内电路调试

3.2.4.无线设备

CC2530具有一个IEEE 802.15.4 兼容无线收发器。RF内核控制模拟无线模块。另外，它提供了MCU和无线设备之间的一个接口，这使得可以发出命令、读取状态，自动操作和确定无线设备事件的顺序。无线设备还包括一个数据包过滤和地址识别模块

4.ZigBee协议栈选型

非开源、半开源和开源的协议栈

非开源：Freescale、Microchip
半开源：Z-Stack（支持ZigBee和ZigBeePro）
Z-Stack内联了OSAL操作系统，标准的C语言代码，使用IAR开发平台，是一款适合工业级应用的ZigBee协议栈
开源：Freakz配合contiki操作系统
适合学习

5.软件应用IAR

5.1.协议栈Z-Stack目录

APP：应用层目录
HAL：硬件层目录
MAC：介质访问控制层
MT：监控调试层目录
NWK：网络层目录
OSAL：协议栈的操作系统
AF：应用框架层目录
Security：安全层目录
Tools：工程配置目录
ZDO：ZigBee设备对象
ZMAC：Z-Stack MAC
ZMain：ZigBee协议栈的主程序

5.2.协议栈的基本操作

移除、增加
移除：右键-remove
增加：右键-add
查看函数宏定义
选中函数，右键-Go to definition of …
信道选择和修改网络ID号

f8w2530.cxl：包含了CC2530单片机的连接控制指令，包括堆栈的大小、内存分配等（一般情况不需要）
f8wConfig.cfg：包含了信道选择、网络ID号等有关的链接命令
f8wCoord.cfg：配制无线网络中的协调器设备类型、CPU的运行频率
f8wEndev.cfg：配置无线网络中的终端节点CPU和运行频率及MAC设定
f8wRouter.cfg：配置无线网络中的路由设备的CPU运行频率、MAC设定、路由设定等

设置ZigBee网络的拓扑结构

在NWK-nwk_globals.h中，将NWK_MODE_MESH（网状图）改为NWK_MODE_START（星状图，最简单、最稳定）或NWK_MODE_TREE(树状图)

以上是关于ZigBee无线传感器网络入门的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章