【正文】 ，故可以作為參考。用 1個(gè) 32 MHz的石英諧振器（ XTAL1）和 2個(gè)電容（ C191和 C211）構(gòu)成一個(gè) 32 MHz的晶振電路。電路使用一個(gè)非平衡天線，連接非平衡變壓器可使天線性能更好。電源線引腳主要作用是為 I/O、模擬電路、 RF電路、數(shù)字電路提供電壓。 I/O口有下面的關(guān)鍵特性： 1）可設(shè)置為通常的 I/O口，也可設(shè)置為外圍 I/O口使用。 圖 32 CC2430 引腳頂視圖 [8] 注： CC2430芯片采用 7 mm 7mm QLP封裝，共有 48個(gè)引腳。 CC2430芯片的主要特點(diǎn)如下： a、 高性能和低功耗的 805 微控制器核； b、 集成符合 標(biāo)準(zhǔn)的 RF 無(wú)線電收發(fā)機(jī)； c、 優(yōu)良的無(wú)線接收靈敏度和強(qiáng)大的抗干擾性； d、 在休眠模式下僅 的電流損耗，外部的中斷或 RTC 能喚醒系統(tǒng)；在待機(jī)模式下低于 的電流損耗，外部的中斷能喚醒系統(tǒng)； e、 硬件支持 CSMA/CA 功能； f、 較寬的電壓范圍（ ~）； g、 數(shù)字化的 RSSI/LQI 支持和強(qiáng)大的 DMA 功能； h、 具有電池檢測(cè)和溫度感測(cè)功能； i、 集成了 14 位摸 /數(shù)轉(zhuǎn)換的 ADC； j、 集成 AES 安全協(xié)處理器； k、 帶有 2 個(gè)強(qiáng)大的支持幾組協(xié)議的 USART，以及七個(gè)符合 IEEE 規(guī)范的 MAC 計(jì)時(shí)器、 1 個(gè)常規(guī)的 16 位計(jì)時(shí)器和 2 個(gè) 8 位計(jì)時(shí)器； l、 Zigbee/ 全兼容的硬件層、物理層； m、 集成 1 個(gè)高精度定位跟蹤引擎； n、 較少外圍電路； o、 強(qiáng)大和靈活的開(kāi)發(fā)工具 。 CC2430芯片延用了以往 CC2420芯片的架構(gòu)，在單個(gè)芯片上整合了 ZigBee射頻（ RF）前端、內(nèi)存和微控制器。根據(jù)芯片內(nèi)置閃存的不同容量，提供給用戶 3個(gè)版本，即 CC2430F32/64/128，分別對(duì)應(yīng)內(nèi)置閃存 32/6 4/128 KB。此外，像網(wǎng)絡(luò)配置、應(yīng)用 Profile 建立和系統(tǒng)調(diào)試這樣的工具是使 CC2430 和ZStack 結(jié)合的額外要素。自動(dòng)增益控制，信道過(guò)濾，解調(diào) 在數(shù)字域完成以獲得高精確度及空間利用率。 CC2430 包括四個(gè)定時(shí)器，此外， CC2430 內(nèi)集成了實(shí)時(shí)時(shí)鐘、上電 復(fù)位、 8通道 8 位 12 位 ADC 等其他外設(shè)。 在 CC2430 內(nèi)有 8K 字節(jié)靜態(tài) RAM，其中的 4K 字節(jié)是超低功耗 SRAM。 CC2430 的設(shè)計(jì)結(jié)合了 8KB 的 RAM 及強(qiáng)大的外圍模塊，并且有 3 種不同的版本，根據(jù)不同的閃存空間 32KB、 64KB和 128KB 來(lái)劃分，以得到復(fù)雜度與成本的最優(yōu)化組合。單個(gè)芯片即可以構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的 ZigBee 終端產(chǎn)品，因此可以在很大程度上降低產(chǎn)品成本，并縮短新產(chǎn)品的上市時(shí)間。 Ember： EM250ZigBee 系統(tǒng)晶片及 EM260 網(wǎng)絡(luò)處理器 兩款晶片均嵌入了 Ember 的 EmberZNet─現(xiàn)時(shí)第二代 ZigBee 通訊協(xié)定，專為使用包括網(wǎng)狀、星狀及群樹(shù)形等多種網(wǎng)絡(luò)形態(tài)而設(shè)的自動(dòng)組網(wǎng)及自動(dòng)重構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并提供所有與 ZigBee 設(shè)定與標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的優(yōu)勢(shì) 可靠、安全、廣泛的互用性，低成本，長(zhǎng)的電池壽命及整合的網(wǎng)絡(luò)管理。 樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制：節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)消息時(shí)，通過(guò)計(jì)算與目標(biāo)端設(shè)備之間的地址關(guān)系，從而決定向自己的父節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，還是向自己的某一子節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。 分布式地址分配機(jī)制，主要基于 nwkMaxDepth、 nwkMaxehildren及nwkMaxRouters 三個(gè)參數(shù)，如下表所示： 表 210 地址分配算法參數(shù)表 [5] 參數(shù)名稱 簡(jiǎn)稱 描述 nwkMaxDepth Lm 網(wǎng)絡(luò)的最大深度 nwkMaxehildren Cm 表示一個(gè)父節(jié)點(diǎn)的最大子節(jié)點(diǎn)數(shù)，包括路由或終端子節(jié)點(diǎn) nwkMaxRouters Rm 父節(jié)點(diǎn)允許的路由子節(jié)點(diǎn)的最大個(gè)數(shù) 由這三個(gè)參數(shù)，結(jié)合式 ，得出每層的潛在父節(jié)點(diǎn)（ ZR）地址偏移值 Cskip 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院本科生畢業(yè)論文 18 （ d）， d 表示深度， Cskip(d)表示 d+l層的潛在父節(jié)點(diǎn)間的地址偏移量，也就是潛在父節(jié)點(diǎn)所能擁有的地址塊尺寸大小。 表 29 NWK 命令幀 [5] 命令幀標(biāo)識(shí)符 命令幀 0x01 路徑請(qǐng)求 0x02 路徑應(yīng)答 0x03 路徑錯(cuò)誤 0x04 離開(kāi)網(wǎng)絡(luò) 0x00,0x050xFF 保留 組網(wǎng)管理 組網(wǎng)管理所涉及到 的 NWK 層功能如下： a、 PAN 協(xié)調(diào)器（ PANCoordinator）負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)； b、 PAN 協(xié)調(diào)器和路由器需允許設(shè)備加入和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)； c、 PAN 協(xié)調(diào)器和路由器負(fù)責(zé)邏輯網(wǎng)絡(luò)地址的分配及鄰接表的維護(hù)； d、網(wǎng)絡(luò)中所有的設(shè)備，都需具備申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)的功能。 獨(dú)立的幀類型格式 NWK 幀包括數(shù)據(jù)幀和命令幀。格式如下圖： 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院本科生畢業(yè)論文 16 表 26 通用的 NWK 幀格式 [5] 字節(jié)： 2 2 2 1 1 長(zhǎng)度可變 幀控制域 目標(biāo)端設(shè)備地址 源端設(shè)備地址 路由半徑 序列 號(hào) 幀數(shù)據(jù)單元 路由信息域 NWK頭 NWK 負(fù)荷 說(shuō)明： a、幀頭的幀控制域含：幀類型，協(xié)議版本，路徑搜索及安全位四個(gè)子域。 Zigbee網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層（ NWK）位于媒體訪問(wèn)控制層（ MAC）和應(yīng)用層（ APL）之間，主 要功能如 下： a、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ NPDU）處理； b、信息路由； c、組網(wǎng)管理； NPDU 數(shù)據(jù)單元處理 NWK 幀分為數(shù)據(jù)幀和命令幀。 3） 、 orphan掃描 當(dāng)節(jié)點(diǎn)與自己的父節(jié)點(diǎn)失去聯(lián)系，它就需要使用 orphan掃描嘗試重新建立與原關(guān)聯(lián)父節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系。 待 phyChannelssupported 中的所有信道全部測(cè)試完畢， MAC 層向上層反饋一 原語(yǔ)，告知此次 ED 掃描狀態(tài)結(jié)果。 圖 24 有應(yīng)答的成功數(shù)據(jù)傳輸 [1] MAC 層的各種掃描 MAC 層向上層提供了三種掃描： a、 ED（ EnergyDetect）掃描：用于 PAN 建立前選擇合適信道的信道； b、 Active 掃描：用于獲取物理通訊范圍內(nèi)所有父節(jié)點(diǎn)信標(biāo)幀的信道； c、 orphan掃描：用于與父節(jié)點(diǎn)失去聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)重新建立關(guān)聯(lián)； 1）、 ED 掃描 ED 信道掃描，即對(duì)目標(biāo)信道中接收信號(hào)的功率 強(qiáng)度測(cè)量，以得出指定信道現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)的活躍程度。 圖 23 無(wú)應(yīng)答的成功數(shù)據(jù)傳輸 [1] 當(dāng) Ack request子域?yàn)?1時(shí)，發(fā)送端將幀發(fā)送出去后，開(kāi)啟定時(shí)器，等待接收來(lái)自接收端的應(yīng)答幀（ ACK幀）。 MAC層使用 CSMACA（ Carrier Sense Multiple Access with Collision avoidance）機(jī)制和應(yīng)答能量載波檢測(cè)：它是能量檢測(cè)和載波檢測(cè)兩種工作方式的結(jié)合。 CSMA/CA通信方式將時(shí)間域的劃分與幀格式緊密聯(lián)系起來(lái)，保證某一時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集中控制。 IEEE MAC層以及物理層的通信數(shù)據(jù)格式，如表 25，其中，物理層的數(shù)據(jù)格式是在 MAC層的數(shù)據(jù)格式前加上物理頭以及同步頭兩部分。數(shù)據(jù)幀的幀數(shù)據(jù)單元對(duì)應(yīng)于 NWK層幀 NPDU（ NWK Protocal data unit），信標(biāo)幀、 ACK幀、命令幀均由 MAC層處理或構(gòu)造。幀尾為幀頭和 MAC幀負(fù)荷域的 16位 CRC校驗(yàn)序列 FCS）。而 MAC層功能更加強(qiáng)大： a、 處理 MPDU； b、 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器信標(biāo)產(chǎn)生及與協(xié)調(diào)器信標(biāo)同步； c、 ED 、 ACTIVE和 ORPHAN 機(jī)制參與頻道存取，數(shù)據(jù)應(yīng)答重傳機(jī)制； d、 利用 CSMA— CA機(jī)制參與頻道存取，數(shù)據(jù)應(yīng)答重傳機(jī)制； e、 處理與維護(hù)保證時(shí)槽機(jī)制； f、 關(guān)聯(lián)和退出關(guān)聯(lián)功能； MPDU 數(shù)據(jù)單元的處理 MAC層負(fù)責(zé)分 解接受到的 MPDU包，并對(duì)來(lái)自 NWK層數(shù)據(jù)包進(jìn)行 MPDU封裝。如果數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度類型為 5字節(jié)或大于 8字節(jié)，那么物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ PSDU）攜帶 MAC層的幀信息（即 MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元）。 載波信道和頻率的描述 Zigbee的 PHY層： 表 21 標(biāo)準(zhǔn)定義的 PHY 層 [7] 信道編號(hào) 中心頻率 /MHZ 信道間隔/MZ 頻率上限 /MZ 頻率下限/MZ 傳輸速率Kb/S 調(diào)制方式 k=0 有且僅有1 個(gè)信道 20 BPSK k=1?? 10 903+2(k1) 2 40 BPSK k=11?? 26 2401+5(k11) 5 250 PSK 注： 868MHz 是歐洲附加的 ISM頻段， 915MHz 是美國(guó)附加的 ISM頻段，而 為全球通用的 ISM頻段。網(wǎng)絡(luò)中所有父節(jié)點(diǎn)需為自己的 ZE子節(jié)點(diǎn) 緩存數(shù)據(jù)幀，所有 ZE子節(jié)點(diǎn)的大多數(shù)時(shí)間都處于休眠模式，周期性的醒來(lái)與父節(jié)點(diǎn)握手以確認(rèn)自己仍處于網(wǎng)絡(luò)中，其從休眠模式轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸模式一般只需要 15ms。該拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是減少了消息延時(shí)，增強(qiáng)了可靠性，缺點(diǎn)是需要更多的存儲(chǔ)空間開(kāi)銷。 三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ZigBee網(wǎng)絡(luò)支持星狀、樹(shù)狀和網(wǎng)狀三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖 5所示，從左到右依次是星狀網(wǎng)絡(luò)，樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。 三種節(jié)點(diǎn)類型 ZigBee網(wǎng)絡(luò)含三種類型的節(jié)點(diǎn)，即協(xié)調(diào)器 ZC（ ZigBee Coordinator）、路由器 ZR（ ZigBee Router）和終端設(shè)備 ZE（ ZigBee EndDevice），其中協(xié)調(diào)器和路由器均為全功能設(shè)備（ FFD），而終端設(shè)備選用精簡(jiǎn)功能設(shè)備（ RFD）。而應(yīng)用層主要為 ZigBee技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供一些應(yīng)用框架模型等，以便于對(duì) ZigBee技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。 IEEE MAC 層提供兩種服務(wù)： MAC 層數(shù)據(jù)服務(wù)和 MAC層管理服務(wù)。從能量和成本效率來(lái)看，不同的數(shù)據(jù)速率能為不同的應(yīng)用提供較好的選擇。具有十幾億節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)將很快耗盡已不夠用的 IPv4地址空間，因此 IPv6與 IEEE 勢(shì)。 Zigbee聯(lián)盟提供了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層（ APL）框架的設(shè)計(jì)。每層為其上層提供一組特定的服務(wù)：一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，一個(gè)管理實(shí)體提供全部其他服務(wù)。 傳統(tǒng)上 ZigBee主要應(yīng)用于家庭自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化、庫(kù)存管理、產(chǎn)品質(zhì)量控制、災(zāi)害地區(qū)監(jiān)測(cè)、生物監(jiān)測(cè)和監(jiān)督、定位及消防安全等領(lǐng)域，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 Zigbee的出現(xiàn) ,填補(bǔ)了短距離數(shù)據(jù)通訊的低成本解決方案空白 ,促成了它應(yīng)用的廣闊前景 .據(jù)調(diào)查， 20xx年時(shí)， zigbee芯片銷量只達(dá)到約 1000萬(wàn)元美元，而 08年就已經(jīng)達(dá)到約 6000萬(wàn)美元，預(yù)計(jì) 20xx年可達(dá)到 320xx萬(wàn)美元，復(fù)合增長(zhǎng) 63%。 ZigBee技術(shù)在 ZigBee聯(lián)盟和 ，結(jié)合其他無(wú)線技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)。 生產(chǎn)需求狀況 為了推動(dòng) ZigBee技術(shù)的發(fā)展， Chipcon與 Ember、 Freescale、 Honeywell、 Mistubishi、Motorola、 Philips和 Samsung等公司共同成立了 ZigBee Alliance，目前該聯(lián)盟已經(jīng)包含130多家會(huì)員。中國(guó)市場(chǎng)，華為、海爾等中國(guó) OEM公司也加入了 ZigBee聯(lián)盟，許多院所展開(kāi)了對(duì) ZigBee的研究。世界上有八家支持 ZigBee聯(lián)盟的創(chuàng)始者企業(yè)，即 Chipcon、 Ember、 Freeseale、Honeywell、 Mitsubishi、 Motorola、 PhiliPs、 Samsung。 在舊金山，科學(xué)家將 200多個(gè) Mica2節(jié)點(diǎn)部署在金門大橋組成 WSN，用以監(jiān)測(cè)大橋從一端到另一端的擺動(dòng)幅度，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)大橋隱患。 民用領(lǐng)域：美日等國(guó) 家利用該技術(shù)對(duì)多種領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用 [2]： 英特爾與加利福尼亞州大學(xué)伯克利分校合作針對(duì)微塵技術(shù)進(jìn)行研究，并于 20xx年將傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到大鴨島海燕生活習(xí)性監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。 ZigBee主要應(yīng)用在距離短、功耗低且傳輸速率要求不高的各種電子設(shè)備之間，典型的傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)。 可靠 : 采取了碰撞避免策略 ,同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙 ,避開(kāi)了發(fā)送數(shù)據(jù)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。低成本對(duì)于 ZigBee也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。這一安全特性能很好地適應(yīng)軍事需要的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 。降低 WSN節(jié)點(diǎn)的能量消耗和平衡所有節(jié)點(diǎn)的能量，有必要縮小節(jié)點(diǎn) RF模塊的覆蓋范圍。 每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持 65000個(gè)節(jié)點(diǎn)。在休眠狀態(tài)下耗電量?jī)H僅只有 1μ W，通信距離短的情況下工作狀態(tài)的耗電為 30mW，在低耗電待機(jī)模式下，兩節(jié)普通 5號(hào)干電池可使用 6個(gè)月以上。 On the basis of designed on the basis of voice munication system solutions, developed hardware test platform to study the sprint wireless voice munications technology. Voice munications plan make