ZigBee�(wú)線網(wǎng)�(luò)就是利用ZigBee技�(shù)的一種無(wú)線網(wǎng)�(luò)技�(shù),是一種近距離、低�(fù)雜度、低功�、低速率、低成本的雙向無(wú)線通訊技�(shù)。ZigBee是指把各種不同設(shè)備連接在一起工作來(lái)提高人們生活的全球性無(wú)線語(yǔ)言,在家庭、商�(yè)和工�(yè)�(yīng)用中制定全球性無(wú)線標(biāo)�(zhǔn)的全球性組��
ZigBee是把各種不同�(shè)備連接在一起工作來(lái)提高人們生活的全球性無(wú)線語(yǔ)言�
1、ZigBee是有200多家�(huì)員加入,在家�、商�(yè)和工�(yè)�(yīng)用中制定全球性無(wú)線標(biāo)�(zhǔn)的全球性組��
2、全�10大半�(dǎo)體制造商中的70%都是ZigBee�(lián)盟的�(huì)員,ZigBee�(biāo)�(zhǔn)已經(jīng)被獨(dú)立分析研究機(jī)�(gòu)承認(rèn)為一種可靠的技�(shù),將要發(fā)�.
3、只有ZigBee擁有大量可以提供在無(wú)線領(lǐng)域應(yīng)用的硬件和軟件的供應(yīng)��
4、ZigBee是的一�(gè)被國(guó)際社�(huì)承認(rèn)的用在無(wú)線監(jiān)視和控制解決方案的標(biāo)�(zhǔn)�
ZIGBEE�(xié)議基于IEEE 802.15.4�(biāo)�(zhǔn),從2004年發(fā)布ZIGBEE V1�0到的增加了ZIGBEE-PRO�(kuò)展指令集的ZIGBEE2006版本,ZIGBEE功能不斷�(qiáng)大。ZIGBEE具備�(qiáng)大的�(shè)備聯(lián)�(wǎng)功能(�(jiàn)�2),它支持3種主要的自組織無(wú)線網(wǎng)�(luò)類型,即星型�(jié)�(gòu)(Star)、網(wǎng)狀�(jié)�(gòu)(Mesh)和樹(shù)型結(jié)�(gòu)(Cluster Tree),特別是�(wǎng)狀�(jié)�(gòu),具有很�(qiáng)的網(wǎng)�(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。與目前普遍�(yīng)用的wi-Fi、Bluetooth等短距離�(wú)線通訊技�(shù)相比較,ZIGBEE�(wú)線網(wǎng)�(luò)的特�(diǎn)主要有:
� ZIGBEE�(wǎng)�(luò)�?fù)浞诸?/FONT>
(1)工作周期�、收�(fā)信息功耗較低,并且RFD(Reduced Function Device,簡(jiǎn)化功能器�)采用了休眠模�,不工作�(shí)都可以�(jìn)入睡眠模式�
(2)低成�。通過(guò)大幅�(jiǎn)化協(xié)�(不到�(lán)牙的1/10),降低了�(duì)通信控制器的要求,以8051�8位微控制器測(cè)�,全功能的主節(jié)�(diǎn)需�32KB代碼,子功能節(jié)�(diǎn)少至4 KB代碼�
(3)低速率、短延時(shí)。ZIGBEE的通信速率�(dá)�250 kb/s(工作�2�4 GHz�(shí)),滿足低速率傳輸�(shù)�(jù)的應(yīng)用需�。ZIGBEE的響�(yīng)速度較快,一般從睡眠�(zhuǎn)入工作狀�(tài)只需15ms,節(jié)�(diǎn)連接�(jìn)入網(wǎng)�(luò)只需30ms,�(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較,藍(lán)牙需3�10 S、Wi-Fi需3 S�
(4)近距�,高容量。傳輸范圍一般介�10�100 m,在增加RF�(fā)射功率后,亦可增加到1~3 km。這指的是相鄰節(jié)�(diǎn)間的距離,若通過(guò)路由和節(jié)�(diǎn)間通信的接�,擴(kuò)展后�(dá)到幾百米甚至幾公�。ZIGBEE可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀�(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)。由一�(gè)主節(jié)�(diǎn)管理若干子節(jié)�(diǎn),最多一�(gè)主節(jié)�(diǎn)可管�254�(gè)子節(jié)�(diǎn)�
(5)高可靠性和高安全�。ZIGBEE的媒體接入控制層(Medium Access Control,MAC)采用CSMA/CA的碰撞避免機(jī)�,同�(shí)為需要固定帶寬的通信�(yè)�(wù)�(yù)留了專用�(shí)隙,避免了發(fā)送數(shù)�(jù)�(shí)的競(jìng)�(zhēng)和沖�。ZIGBEE還提供了3�(jí)安全模式,包括無(wú)安全�(shè)�、使用接人控制清單防止非法獲取數(shù)�(jù)以及采用加密�(biāo)�(zhǔn)(AdvancedEncryption Standard,AES)的對(duì)稱密�,以靈活確定其安全屬��
(6)免執(zhí)照頻�。采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)�(yī)�(Industrial Scientific Medical,ISM)頻段,分別為2�4 GHz(全球)�915 MHz(美國(guó))�868 MHz(歐洲)�
�(wú)線通信(這里主要指短距離�(wú)線通信和嵌入式�(wú)線通信)的發(fā)展,需要將更多的節(jié)�(diǎn)通過(guò)�(wú)線聯(lián)系起�(lái),包括各種傳感器�(wǎng)�(luò)、無(wú)線實(shí)�(shí)定位�(wǎng)�(luò)、射頻識(shí)別網(wǎng)�(luò)、數(shù)字家庭網(wǎng)�(luò)、安全監(jiān)視網(wǎng)�(luò)�。這就需要解決兩方面的問(wèn)題:�(wú)線通信的標(biāo)�(zhǔn)化和�(duì)�(wǎng)�(luò)�?fù)涞墓芾�?/FONT>
�(wǎng)�(luò)�(biāo)�(zhǔn)�,通俗地說(shuō)就是�(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)的互通�,各種不同功能的�(wú)線網(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)需要能相互交流、相互認(rèn)�(shí)。舉例來(lái)�(shuō),未�(lái)家庭�,各種家電將具有�(wú)線功能,匯集成一�(gè)互通的�(wú)線網(wǎng)�(luò),冰箱可能是日本�,電視是中國(guó)造,煙霧�(bào)警器可能�(lái)自美�(guó),所有的家電通過(guò)�(wú)線匯集到家庭�(wǎng)�(guān),必須相互認(rèn)�(shí),才可以�(jìn)行無(wú)線數(shù)�(jù)通信。這就需要一�(gè)所有制造廠家可以遵循的�(biāo)�(zhǔn),目前這�(gè)�(biāo)�(zhǔn)就是IEEE 802.15.4——一�(gè)專門(mén)針對(duì)這類�(yīng)用的�(guó)際標(biāo)�(zhǔn)�
�(wǎng)�(luò)�?fù)涔芾?,主要是建立在IEEE 802.15.4之上的網(wǎng)�(luò)�,包括各種網(wǎng)�(luò)的形�(tài)。無(wú)線網(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn)可以像一�(gè)星狀一樣連接,也可以像一�(gè)葡萄串一樣串在一�,還可以像一張大�(wǎng),相互連接,相互間可以從任意節(jié)�(diǎn)�(jìn)行通信。這就需要在�(wǎng)�(luò)層相互兼�,這就有了ZigBee——一套標(biāo)�(zhǔn)化的�(wǎng)�(luò)層協(xié)議規(guī)��
802.15.4�(biāo)�(zhǔn)和ZigBee�(wǎng)�(luò)已經(jīng)是當(dāng)今世界的技�(shù)熱點(diǎn),可以在�(wǎng)上發(fā)�(xiàn)�(shù)量巨大的相關(guān)信息,也可以方便地學(xué)�(xí)到這方面的知識(shí)�
�(shí)�(xiàn)�(wǎng)�(luò)的標(biāo)�(zhǔn)化,管理越來(lái)越復(fù)雜的�(wú)線網(wǎng)�(luò),需要有大量的軟件代碼來(lái)�(shí)�(xiàn),也需要對(duì)�(wú)線通信技�(shù)的精通和大量的人力物力投�,絕非哪家公司可以獨(dú)自包�,自己來(lái)完成。因��802.15.4�(biāo)�(zhǔn)和ZigBee�(wǎng)�(luò)�(shí)�(xiàn)的代碼,都是由國(guó)際標(biāo)�(zhǔn)組織和ZigBee�(lián)盟這樣的機(jī)�(gòu)�(xié)助組織完成的,然后以軟件�(kù)、源代碼�(kù)的方式提供給用戶,由用戶�(jìn)行高層調(diào)用,加上自己的應(yīng)用程�,固化到單片�(jī)中�
而新一代無(wú)線單片機(jī),像CC2430,就是具備了全部802.15.4�(biāo)�(zhǔn)和ZigBee�(wú)線網(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)�8051單片�(jī),當(dāng)用USB接口連接上CC2430仿真器,接上CC2430電路�,在IAR IDE�(diào)試環(huán)境下裝上802.15.4�(biāo)�(zhǔn)和ZigBee�(wǎng)�(luò)的可�(diào)試工程文�(包括802.15.4�(biāo)�(zhǔn)和ZigBee�(wǎng)�(luò)�(kù)文件、演示軟件等)后編�、下載,然后�(yùn)�,幾秒種的時(shí)�,按幾下按鍵�802.15.4�(biāo)�(zhǔn)和ZigBee�(wǎng)�(luò)(�(shù)�(wàn)行C51�(yǔ)言�(xiě)成的代碼,組成的軟件)就在�(zhuǎn)瞬間被駕馭了�
1、ZigBee�(xié)議棧
ZigBee�(xié)議由一組子層構(gòu)�。每層為其上層提供一組特定的服務(wù);數(shù)�(jù)�(shí)體提供數(shù)�(jù)傳輸服務(wù);管理實(shí)體提供全部其他服�(wù)。每�(gè)服務(wù)�(shí)體通過(guò)一�(gè)服務(wù)接入�(diǎn)(SAP)為其上層提供服務(wù)接口,并且每�(gè)SAP提供一系列基本服務(wù)指令�(lái)完成相應(yīng)的功��
ZigBee�(xié)議棧的體系結(jié)�(gòu)包括:ZigBee�(yīng)用層、ZigBee�(wǎng)�(luò)�、IEEE�802�15�4 MAC層和IEEE802�15�4 PHY層。IEEE�802�15�4 2003�(biāo)�(zhǔn)定義最下面�2層:物理�(PHY)和介�(zhì)接入控制�(MAC)。ZigBee�(lián)盟提供了�(wǎng)�(luò)層和�(yīng)用層(APL)框架的設(shè)�(jì)。其中應(yīng)用層框架主要包括3部分:應(yīng)用支持子�(APS)、ZigBee�(shè)備對(duì)�(ZDO)和由制造商制定的應(yīng)用對(duì)��
2、ZigBee信道分配
ZigBee的通信頻率在物理層�(guī)范,在不同的�(guó)家或區(qū)域ZigBee提供了不同的工作頻率范圍,其所使用的頻率范圍為2�4 GHz�816�915 MHz。因�,在ZigBee中定�2�4 GHz�816�915 MHz 2�(gè)物理層標(biāo)�(zhǔn),它們都基于直接序列�(kuò)�(DSSS)技�(shù)�
這里采用全球�(tǒng)一�2�4 GHz波段,無(wú)須申�(qǐng)ISM頻段,適合ZigBee�(shè)備推廣及降低生產(chǎn)成本�2�4 GHz物理層采�16相調(diào)制技�(shù),能夠提�250 kb/s的傳輸速率,提高數(shù)�(jù)吞吐量,縮短通信�(shí)延和�(shù)�(jù)收發(fā)�(shí)�,降低功��
3、網(wǎng)�(luò)的建立與加入
ZigBee�(shè)備通過(guò)NLME-NETWORK-FORMATION.request原語(yǔ)�(lái)啟動(dòng)一�(gè)新網(wǎng)�(luò)的建立過(guò)�。僅�(dāng)具有ZigBee�(xié)�(diào)器能力且�(dāng)前無(wú)與網(wǎng)�(luò)連接的設(shè)�,才可嘗試建立一�(gè)新網(wǎng)�(luò)。如果此�(guò)程由其他�(shè)備開(kāi)�,則�(wǎng)�(luò)層管理實(shí)體將終止該過(guò)程,并向其上層發(fā)出非法請(qǐng)求報(bào)��
該步驟通過(guò)�(fā)出狀�(tài)參數(shù)為INVAUD_REQUEST的NLME-NETWORK-FORMATION.confirm原語(yǔ)�(lái)完成。只有當(dāng)�(shè)備為ZigBee�(xié)�(diào)器或路由器時(shí),才能試圖允許設(shè)備與�(wǎng)�(luò)的連接??赏ㄟ^(guò)NLME-PERMIT-JOINING.request原語(yǔ)允許連接�
4、數(shù)�(jù)的發(fā)送與接收
�(fā)送數(shù)�(jù)�(shí),首先按照協(xié)議中�(guī)定的幀形式�(gòu)建幀�(shù)�(jù)。幀�(shù)�(jù)包括幀頭和幀�(nèi)�。其中幀頭包括幀類型、源地址、目的地址、PAN、CLUSTERID等信�。幀�(gòu)建好后調(diào)用MAC層的原語(yǔ)MCPS-DATA.request,并將接收到的結(jié)果通過(guò)MCPS-DATA.confirm返回。在Z-Stack�,數(shù)�(jù)的發(fā)送和接收都必須通過(guò)�(yīng)用層�(diào)�。應(yīng)用層提供的Flash�(fā)送函�(shù),其程序如下�
為了接收�(shù)�(jù),設(shè)備必須打�(kāi)其接收機(jī)。上層使用NLME-SYNC.request原語(yǔ)初始化設(shè)備,打開(kāi)其接收機(jī),該原語(yǔ)將引起網(wǎng)�(luò)層使用MLME-POLL.request原語(yǔ)�(duì)其父�(shè)備�(jìn)行輪詀ZigBee�(xié)�(diào)器或路由器的�(wǎng)�(luò)層必須在上保證任何時(shí)間接收機(jī)總是處于接收狀�(tài)�
�(wǎng)�(luò)層使用NLDE-DATA.indication原語(yǔ)向其高層表明所接收到的�(shù)�(jù)幀。一旦接收到幀信息,網(wǎng)�(luò)層數(shù)�(jù)�(shí)體將�(huì)檢查幀控制域中安全子域的�。如果該值不為零,則�(wǎng)�(luò)層數(shù)�(jù)�(shí)體將把該幀傳送到安全服務(wù)提供單元,并根據(jù)所指定的安全標(biāo)�(zhǔn)�(duì)其�(jìn)行安全處理�
接收到Flash�(fā)送方式的�(shù)�(jù)�,網(wǎng)�(luò)層會(huì)根據(jù)�(fā)送的�(shù)�(jù)�(jì)算小燈閃爍的�(shù)�(jù)間隔,其源函�(shù)程序如下�
1、家�、建筑和工業(yè)自動(dòng)�
2、能源管�
3、家居控�、安�
4、醫(yī)�、病人監(jiān)�
5、物流和資產(chǎn)追蹤
6、傳感器�(wǎng)�(luò)和主�(dòng)式射頻識(shí)�
可以用在任何需要無(wú)線鏈接的�(jiān)視和控制�(yīng)用中�