【正文】 圖 22 PHY模型 其中， RFSAP 是有驅(qū)動(dòng)程序提供的接口， PDSAP 是 PHY 層提供給 MAC 層的數(shù)據(jù)服務(wù)接口， PLAMESAP 是 PHY 層給 MAC 層提供的管理服務(wù)接口。 . . 圖 23 物理層將數(shù)據(jù)每字節(jié)的低四位和高四位分別映射組成數(shù)據(jù)符號(hào)，每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)又被映射成 32 位偽隨機(jī)噪聲數(shù)據(jù)碼片。 (4) PPDU 格式 PPDU 報(bào)文數(shù)據(jù)是用于數(shù)據(jù)流同步的同步頭、含有幀長度信息的物理層報(bào)頭以及承載有 MAC 幀數(shù)據(jù)的凈荷組成。當(dāng)數(shù)據(jù)包的長度類型為 5 字節(jié)或大于 8 字節(jié)時(shí)，那么物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ PSDU）就會(huì)攜帶著 MAC 層的幀信息（即 MAC 層協(xié)議數(shù)據(jù)單元）。 . . 圖 24 MAC模型 和物理層類似， MAC 層也包括一個(gè)管理實(shí)體（ MLME）， MAC 層管理實(shí)體提供可以喚醒 MAC 層管理服務(wù)的服務(wù)接口（ MLMESAP），同時(shí)也維護(hù)一個(gè)與 MAC 層相關(guān)的管理對(duì)象數(shù)據(jù)庫（ MIB）。 在超幀零時(shí)隙中定義了一個(gè)信標(biāo)幀（ beacon）， beacon除了信標(biāo)的意思外，還能理解為燈塔。星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中只存在前兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，因?yàn)閿?shù)據(jù)只在協(xié)調(diào)器和設(shè)備之間交換；而在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中，三種數(shù)據(jù)傳輸方式都存在。而網(wǎng)絡(luò)終端則會(huì)周期性的監(jiān)聽信標(biāo)，如果自己是協(xié)調(diào)器傳送對(duì)象，則該器件利用開槽 CSMA/CA 將 MAC命令請(qǐng)求控制信息傳給協(xié)調(diào)器。預(yù)通信的器件只有定時(shí)接收和彼此完全同步兩種狀態(tài)。幀尾是幀頭和負(fù)載數(shù)據(jù)的 16 位 CRC 校驗(yàn)序列 。 在信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器通過向網(wǎng)絡(luò)中的所有從設(shè)備發(fā)送信標(biāo)幀，以保證這些設(shè)備能夠同協(xié)調(diào)器進(jìn)行同步，從而保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的成本維持在最低水平。 ③ 確認(rèn)幀 如果設(shè)備收到目的地址為其自身的數(shù)據(jù)幀或 MAC 命令幀，并且?guī)目刂菩畔⒆侄蔚拇_認(rèn)請(qǐng)求位被置 1，設(shè)備需要回應(yīng)一個(gè)確認(rèn)幀。命令幀的具體功能由幀的負(fù)載數(shù)據(jù)表示。 NWK 層主要是為了確保正確地操作 IEEE ． 2021MAC 子層和為應(yīng)用層提供服務(wù)接口。. . APS子層負(fù)責(zé)建立和維護(hù)綁定表，綁定表主要根據(jù)設(shè)備之間的服務(wù)和他們的需求使設(shè)備相互配對(duì)。 ZDO負(fù)責(zé)定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色 (例如是 ZigBee協(xié)調(diào)器或者 ZigBee終端設(shè)備 )、發(fā)現(xiàn)設(shè)備和決定他們提供哪種應(yīng)用服務(wù) ，發(fā)現(xiàn)或響應(yīng)綁定請(qǐng)求，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立可靠的關(guān)聯(lián) 。 數(shù)據(jù)服務(wù)接口的目標(biāo)是向上層提供所需的常規(guī)數(shù)據(jù)服務(wù)，管理服務(wù)接口的目標(biāo)是向上層提供訪問內(nèi)部層參 數(shù)、配置和管理數(shù)據(jù)的機(jī)制 。 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要包括協(xié)調(diào)器（ Coordinator），路由器（ Router），終端節(jié)點(diǎn) （ End Device）三部分 。它負(fù)責(zé)發(fā)送和接受節(jié)點(diǎn)自身信息；節(jié)點(diǎn)自身會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)信息，允許子節(jié)點(diǎn)通過它加入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)協(xié)調(diào)器和一系列的路由器和終端設(shè)備構(gòu)成，節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸都要通過協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)。 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)除了允許父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)之間的通信，也允許通信范圍之內(nèi)具有路由能力的父子關(guān)系的鄰居節(jié)點(diǎn)之問進(jìn)行通信，它是樹形網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，與樹形網(wǎng)絡(luò)不同的是，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的、按接力方式傳輸?shù)狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其路由可自動(dòng)建立和維護(hù)，并且具有強(qiáng)大的 自組織、自愈功能，網(wǎng)絡(luò)可以通過“多級(jí)跳”的方式來通信，可以組成極為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，具有很大的路由深度和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)模。 在信標(biāo)模式下，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)以一 定的間隔時(shí)間 (一般在 15ms到 4mins之間 )向網(wǎng)絡(luò)廣播信標(biāo)幀，兩個(gè)信標(biāo)幀發(fā)送間隔之間有 16個(gè)相同的時(shí)槽，這些時(shí)槽分為網(wǎng)絡(luò)休眠區(qū)和網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)區(qū)兩個(gè)部分，消息只能在網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)區(qū)的各個(gè)時(shí)槽內(nèi)發(fā)送。自動(dòng)重連距離高達(dá) 110米。 CC2530在單個(gè)芯片上集成了 標(biāo)準(zhǔn) RF 無線電收發(fā)機(jī) ,具有優(yōu)良的無線接收靈敏度和抗干擾性。 CC2530 引腳描述 CC2530 采用 40 腳 QFN 封裝，其引腳圖如圖 31 所示： . . U1C C 253 0GN D1GN D2GN D3GN D4P1_55P1_46P1_37P1_28P1_19D VD D 210P1_011P0_712P0_613P0_514P0_415P0_316P0_217P0_118P0_019RESET_N20R BI AS30AVD D 429AVD D 128AVD D 227R F _N26R F _P25AVD D 324X OSC _Q223X OSC _Q122AVD D 521DCOUPL40DVDD139P1_638P1_737P2_036P2_135P2_234P2_3/XOSC32K_Q233P2_4/XOSC32K_Q132AVDD631 圖 31 CC2530引腳描述 表 31 CC2530 部分引腳描述 名稱 序號(hào) 特性 描述 DCOUPL 40 Power(D) ，不使用外部電源供電 DVDD1 39 Power(D) 連接 數(shù)字電壓源 DVDD2 10 Power(D) 連接 數(shù)字電壓源 GND 41 Ground 連接接地面 P0_0 19 數(shù)字 I/O 端口 (ADC0) P0_1 18 數(shù)字 I/O 端口 (ADC1) P0_7 12 數(shù)字 I/O 端口 (ADC7) P1_0 11 數(shù)字 I/O 端口 (具有 20mA驅(qū)動(dòng)能力 /T12) P1_7 37 數(shù)字 I/O 端口 (SPI1MI/UART1RX/T31) P2_0 36 數(shù)字 I/O 端口 (T40) P2_2 34 數(shù)字 I/O 端口 (DC) 普通底板 功能特點(diǎn)： ①供電方式：標(biāo)準(zhǔn) USB、 （ 5V）； . . ②功能接口： Debug接口，兼容 TI標(biāo)準(zhǔn)仿真工具，引出所有 IO口，常用的串口引腳以及5V/； ③功能按鍵： 1個(gè)復(fù)位， 1個(gè)普通按鍵； ④ LED指示燈：電源指示燈、組網(wǎng)指示燈； ⑤ 模塊支持：支持 CC2530核心板 ,CC2530+PA（ CC2591） 核心板。獨(dú)特的單線接口方式，它與微處理器連接時(shí)僅需一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器 DS18B20 的雙向通信?？删幊谭直媛蕿?912 位，對(duì)應(yīng)的可分辨率溫度為 ℃ ,℃ ,℃和 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫 [6]。電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而燒毀，但不 能正常工作。這里我們選用 （ Zigbee 2021） ，網(wǎng)上也有用 等其他高版本的，基本相差無幾，但是目前 的通用性較高。如下圖 41所示。 TI 協(xié)議棧的安裝 Zstack 的安裝比較簡單，同樣安裝在默認(rèn)路徑。 . . 5 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ZigBee 節(jié)點(diǎn)所屬類別主要分三種，分別是協(xié)調(diào)器 (Coodinator)、路由器 (Router)、終端 (End Device)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖如圖 51 所示。終端設(shè)備具有無線收發(fā)通信部分，溫度采集傳感器部分，處理器部分及電源供電部分。典型的應(yīng)用 電路如圖 52 所示。 協(xié)調(diào)器是由 CC2530 與串口技術(shù)相結(jié)合形成的 ， 本文的串口選用了 PL2303 芯片 ， 完成 RS232 串口數(shù)據(jù)的電平轉(zhuǎn)換 ， 與 PC 監(jiān)控主機(jī)連接后 ， 完成溫度數(shù)據(jù)的顯示 。 CC2530 自身內(nèi)部集成有溫度傳感器， 但其精準(zhǔn)度不高，不用來測量外界環(huán)境的溫度。 DS18B20 溫度傳感器與 ZigBee 模塊的接口電路如圖 54 所示。 圖 55 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的 軟件流程圖 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上電初始化后，首先建立一個(gè) ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)入到操作系統(tǒng)后，開始檢測是否有 AF_INCOMING_MSG_CMD 接收無線數(shù)據(jù)的事件發(fā)生，如果該事件發(fā)生執(zhí)行函數(shù)SampleApp_MessageMSGCB()將接收到得 2 個(gè)字節(jié)的溫度信息進(jìn)行處理并將處理的結(jié)果發(fā)生給 PC 機(jī)顯示。pkt[0],2)。 HalLedBlink( HAL_LED_4, 4, 50, (flashTime / 4) )。工作時(shí)，終端傳感器節(jié)點(diǎn)要先加入網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)該節(jié)點(diǎn)也會(huì)將自己自動(dòng)綁定到響應(yīng)的協(xié)調(diào)器，然后才能傳輸數(shù)據(jù)信息，圖 56 為溫度采集節(jié)點(diǎn)的工作流程。SampleApp_Periodic_DstAddr, amp。 T[1]=temp%10+48。SampleApp_TransID, AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS ) { } else { // Error occurred in request to send. } } 溫度傳感器程序 首先定義溫度傳感器的引腳，并設(shè)置輸入輸出端口，定義溫度讀取函數(shù)。i8。//延時(shí) 6us Ds18b20Data = 1。 //延時(shí) 50us Ds18b20Data = 1。 uint i。//延時(shí) 10us for(i=0。//設(shè)置與 DS18B20 相連的 I/O 管腳為輸出 Ds18b20Data = 0。//延時(shí) 3us Ds18b20InputInitial()。 } 溫度讀取函數(shù)： . . void Temp_test(void) //溫度讀取函數(shù) { uchar V1,V2。 test2=Ds18b20Initial()。 V2 = Ds18b20Read()。 圖 61 終端節(jié)點(diǎn)溫度顯示畫面 將協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過 USB 線和另外一臺(tái)電腦相連，并打開串口調(diào)試助手，可以看見如圖62 所示畫面，協(xié)調(diào)器通過 USB 線和電腦通訊，并在串口調(diào)試助手里面打印。 表 61 溫度傳感器測溫?cái)?shù)據(jù)表 所測物質(zhì) 空氣 熱水杯 冰糕 電腦風(fēng)扇 人類的手心 串口顯示（℃） 29 88 0 45 30 表 62 該測溫系統(tǒng)傳輸距離數(shù)據(jù)表 傳輸距離（ m） 50 100 150 200 250 300 串口顯示 正常 正常 正常 正常 正常 不正常 通過實(shí) 驗(yàn)可以得出結(jié)論：該論文設(shè)計(jì)的無線測溫系統(tǒng)是可行的，穩(wěn)定的。以無線方式進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)排線的繁瑣，也避免了人力和財(cái)力的浪費(fèi)。,3:98～ 99. [5] 章偉聰 ,俞新武 ,李忠成 .基于 CC2530 及 ZigBee 協(xié)議棧設(shè)計(jì)無線網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn) [J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用 ,2021,20(1). [6] 無線龍科技 TISTACK 按鍵程序講解 [M].無錫：無線龍科技有限公司， 2021. [7] 董建懷 .基于 CC2530 的電流及溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].廈門理工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021 [8] Texas InstrumentCC2530Software Examples [M]． Dallas: Texas Instrument Corporation, 2021. [9] 李志方，鐘洪聲 .IEEE 的 CC2530 無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)計(jì) [J].單片機(jī)與嵌入 系統(tǒng)應(yīng)用，2021， 7 [10] 瞿雷，劉盛德，胡咸斌，等 .ZigBee 技術(shù)及應(yīng)用 [。 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在日升月步的發(fā)展的今天，研制出適合的高效的組網(wǎng)方案是一個(gè)我們孜孜追求的目標(biāo)，該系統(tǒng)的低耗能、簡單布局等的特點(diǎn)滿足了這一標(biāo)準(zhǔn)，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開創(chuàng)出一種新穎而簡便的解決方案。 . . 總 結(jié) 本文講述的是基于 ZigBee 的環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)， ZigBee技術(shù)以其組網(wǎng)靈活性高， 自愈能力強(qiáng)，功耗低，成本低著稱。 圖 62 PC機(jī)溫度顯示 畫面 . . 系統(tǒng)結(jié)果分析 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于 ZigBee協(xié)議棧的簡單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線測溫，在終端節(jié)點(diǎn)可以讀出溫度傳感器測量的溫度值，在協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)也可以讀取溫度傳感器測量的溫度值。 0x07)*16))。 Ds18b20Write(0xbe)。 Ds18b20Write(0xcc)。 Ds18b20Delay(15)。延時(shí) 3us Ds18b20Data = 1。i++) { Value = 1。//設(shè)置與 DS18B20 相連接的 I/O 管腳為輸出 Ds18b20Data = 1。 //延時(shí) 6us } infor = 1。//延時(shí) 50us } else { Ds18b20Data = 0。 0x01)) { Ds18b20Data = 0。 . . Ds18b20