【正文】 作地方所想要的特性。 打開 smartrf flash programmer， 它的主界面如圖 52 所示。 將波特率配置為 57600，十六進(jìn)制顯示和按十六進(jìn)制發(fā)送前面的復(fù)選框給勾掉， 串口號的選擇 根據(jù)連接情況 而定， 其他保持為默認(rèn)值，確認(rèn) 串口線與 PC 機(jī)連接正確。同時 LabVieW 還具有直觀的圖形化開發(fā)環(huán)境，強大的數(shù)據(jù)處理功能，豐富的可視化顯示功能，完備的儀器驅(qū)動程序，完善的外部接口和強大的網(wǎng)絡(luò)功能等特點。 圖 55 Laview程序框圖面 板 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 22 圖 56 Labview前 面板 模塊 程序設(shè)計流程 終端 節(jié)點設(shè)計 本溫度檢測 系統(tǒng)中， 終端節(jié)點由 CC2430 通過二線串行數(shù)字接口和 SHT10 進(jìn)行通信。 終端節(jié)點通 過 aplJoinNetwork()加入網(wǎng)絡(luò) 。 //初始化評估板 Y 開始 設(shè)備初始化 N 給 SHT10 發(fā)送查詢指令 數(shù)據(jù)發(fā)送 是否有外部中斷 N 連接成功 進(jìn)入休眠狀態(tài) 等待 SHT10 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 超時判斷 N 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 24 aplInit()。}//等待，網(wǎng)絡(luò)建立后 apsBusy()返回 false } while(aplGetStatus()) {apsFSM()。該二線串行通信協(xié)議和 I2C 協(xié)議是不兼容的。 圖 58 數(shù)據(jù)啟動傳輸時序圖 SHT10 采集 溫 度信息， 首先通過設(shè)置至少 9 個周期的 DATA 高電平來初始化SHT10；然后發(fā)送 “ 傳輸開始 ” 命令開始數(shù)據(jù)的采集；如果傳感器正確的接收到命令，會在 DATA 引腳回復(fù)一個先低后高 ACK 信號，否則繼續(xù)發(fā)送 “ 傳輸開始 ” 命令。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 25 圖 59 SHT10采集 溫度 程序框圖 編寫 SHT10 采集溫 度的程序，并將其作為驅(qū)動程序 加入 stack， 溫度采集部分代碼如下： if(DATA == 0)//表示收到 ACK { SCK = 0。 SCK = 0。 SCK = 0。i++){ SCK = 1。 if(j != 0) {status=0。 } } if(status != 0) {//接受前 6 個數(shù)據(jù) SCK = 1。 halWait(1)。i5。 HI = HI1。 halWait(2)。 halWait(2)。= ~0X02。 LO = LO|READ。 for(i=0。 READ = DATA。 SCK = 0。 } 。 } //TEMP = HI2|LO6。 LO = LO|READ。i++){ SCK = 1。 SCK = 0。 halWait(1)。 halWait(2)。 DATA = 0。 halWait(1)。 halWait(1)。 halWait(2)。 READ = DATA。} else{ SCK = 0。 j = DATA。//等待數(shù)據(jù)采集，最大精度要求 的時間 //等待傳感器提供的 ACK for(i=0。 SCK = 1。 SCK = 1。判斷出這個低電平到來之后，接下來每個周期內(nèi)采集一個 bit，直到采集兩個字節(jié)的溫 度值，最后處理器應(yīng)當(dāng)通過下拉 DATA 通知傳感器該采集過程的結(jié)束。當(dāng) SCK 時鐘為高電平時， DATA 翻轉(zhuǎn)為低電平 。 while(1) {apsFSM()。 //開啟所有中斷的使能端 do{ aplJoinNetwork()。代碼如下： main(){ halInit()。 終端節(jié)點工作流程如圖 57 所示。將采集到的數(shù)據(jù)利用多個無 線路由器傳送 到 ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，通過協(xié)調(diào)器與 PC 監(jiān)控計算機(jī)通訊，在 LabView 環(huán)境下實現(xiàn)對變電站中的溫 度信息進(jìn)行監(jiān)控。 圖 54 串口 助手界面 Labview 介紹 LabView 是美國國家儀器公司基于 G 語言開發(fā)的一種虛擬儀器平臺。燒寫成功后界面如圖 53 所示。 TI Smartrf Flash Programmer 介紹 本 設(shè)計 燒寫 CC2430 程序的 軟件為 TI 公司提供 smartrf flash programmer。 IAR Embedded Workbench 是全球 領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具和服務(wù)供應(yīng)商IAR Systems 開發(fā)的著名的 C 編譯器，支持眾多知名半導(dǎo)體公司的微處理器。 SHT10 具有以下 特點： ，響應(yīng)速度快； 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 18 （只有 30uW），自動休眠； 性； ，數(shù)字輸出，不需要 AD 轉(zhuǎn)換； 。由于將傳感器與電路部分結(jié)合在一起 ,因此，該傳感器具有比其它 類型的溫濕度傳感器優(yōu)越得多的性能。 CC2430 芯片的主要特 性： 在休眠模式時僅 的流耗，外部的中斷或 RTC 能喚醒系統(tǒng)； 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 17 在待機(jī)模式時低于 的流耗，外部的中斷能喚醒系統(tǒng)； 電源電壓范圍寬（ ~）； 具有電池檢測器和溫度傳感器； 支持?jǐn)?shù)字化的接收信號強度指示器 /鏈路質(zhì)量指示； 優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性； 硬件支持避免沖突的載波偵聽多路存取 CSMA/CA 功能； 具有 8 路輸入的 8~14 位 ADC； 高級加密標(biāo)準(zhǔn)（ AES）協(xié)處理器； 支持硬件調(diào)試； 2 個通用的 I/O 引腳，其中 2 個具有 20mA 的電流吸收或電流供給能力。 CC2430 芯片延用了以往 CC2430 芯片的架構(gòu)，在單個芯片上整合了 ZigBee 射頻前端、內(nèi)存和微控制器。 CC2430 介紹 CC2430 芯片以強大的集成開發(fā)環(huán)境作為支持，得到了嵌入式機(jī)構(gòu)很高的認(rèn)可。 32 腳 (RF_P)： 在 RX 期間向 LNA 輸入正向射頻信號；在 TX 期間接收來自 PA 的輸入正向射頻信號 。 21 腳 (XOSC_Q1)： 32 MHz 的晶振引腳 1，或外部時鐘輸入引腳。 42 腳 (DCOUPL)： 提供 V 的去耦電壓，此電壓不為外電路所使用。 38 腳 (AVDD_ADC)： 為 ADC 和 DAC 的模擬電路部分提供 V 電壓。 33 腳 (TXRX_SWITCH)： 為 PA 提供調(diào)整電壓。 28 腳 (VCO_GUARD)： VCO 屏蔽電路的報警連接端口。 23 腳 (AVDD_RREG)： 為模擬電路連接 ～ V 的電壓。 11～ 18 腳 (P0_0～ P0_7)： 具有 4 mA 輸出驅(qū)動能力。 實物連接如圖 42 所示。 上位機(jī) 終端節(jié)點 1 終端節(jié)點 n 協(xié)調(diào)器 RS232 總線 ??? 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 14 4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件部分主要由無線 收發(fā) 模塊、微處理器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及其他一些外圍電路和模塊組成，如圖 41 所示。故本系統(tǒng)的檢測范圍設(shè)計如下： 溫度范圍： 0℃～ 40℃ ； 報警 溫度： ＞ 50℃； 系統(tǒng)主要功能設(shè)計 ZigBee 技術(shù)對多個節(jié)點建立自組織網(wǎng)絡(luò) 度監(jiān)測系統(tǒng)： 制作監(jiān)測軟件， 在軟件中可以自己設(shè)定報警溫 度的上下限。無線網(wǎng)絡(luò)由 ZigBee 協(xié)調(diào)器、終端設(shè)備組成。該拓?fù)涞膬?yōu)點是減少了消息延時，增強了可靠性。星型網(wǎng)的控制和同步都比較簡單，一般用于節(jié)點數(shù)量較少的場合。 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)支持星型網(wǎng)、樹狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 路由器 :主要實現(xiàn)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的功能。而精簡功能器件旨在實現(xiàn)最簡單的協(xié)議功能，故只能作為普通節(jié)點而存在于網(wǎng)絡(luò)中。表 27 列出了協(xié)議棧中一些常用的 APL/APS 訪問和實用函數(shù)。這些函數(shù)被分為兩類：一類是簡單的用于修正 /檢索內(nèi)部堆棧數(shù)據(jù)值的訪問函數(shù)（即設(shè)置或獲取功能）；一類是數(shù)據(jù)傳輸過程中觸發(fā)一系列事件的服務(wù)函數(shù)（調(diào)用）。為實現(xiàn)一定的功能（如組網(wǎng)、收發(fā)數(shù)據(jù)等），只需要在應(yīng)用層添加自己的主函數(shù)來調(diào)用APL 函數(shù)，它屏蔽了協(xié)議棧的一些細(xì)節(jié)，但也可以深入 APL 函數(shù)的內(nèi)部進(jìn)行修改。各層的主狀態(tài)機(jī)調(diào)用各自的數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收狀態(tài)機(jī)。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 10 while(1)：無限循環(huán)操作，開啟了應(yīng)用層狀態(tài)機(jī)的循環(huán)，并會依次循環(huán)調(diào)用下層狀態(tài)機(jī)。 圖 24 MsstatePAN 協(xié)議棧源碼構(gòu)架 圖 24 中左邊列出了協(xié)議棧包含的文件，右邊為代碼區(qū)。 MstatePAN 協(xié)議棧源碼完全公開，便于研究并根據(jù)應(yīng)用場合適當(dāng)對協(xié)議棧各層進(jìn) 一步修改。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 9 在本次設(shè)計中所采用的節(jié)點數(shù)量較少而且固定，不要求全加密、 數(shù)據(jù)包緩存代理支持、休眠以及 MT 調(diào)試功能，因此選用這種精簡的 MsstatePan 協(xié)議棧。樹形 amp。第三種： ZigBee2021，它有兩套高級的功能指令集即 ZigBee功能命令集與 ZigBeePro 功能命令集。它是 TI 公司專為 自己生產(chǎn)的，通過 UCOS 來實現(xiàn)，它的主要特點就是其兼容性，可以通過Mesh Network 下載節(jié)點并更新，而且其完全支持 IEEE 片上系統(tǒng)解決方案。 APS 主要功能是： APS 層數(shù)據(jù)單元的處理，節(jié)點間應(yīng)用對象的綁定，維持綁定表以及 APS 數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。 網(wǎng)絡(luò)層的主要功能： 的建立和管理； ； ； ； ； ； 。 媒體接入層主要功能有： 、維護(hù)和 結(jié)束； ，幀校驗； ； ； PAN 的連接和分離； （ GTS）機(jī)制； MAC 實體之間可靠的鏈路連接。 物理層的主要功能： 的激活； ； ； 信道接入方式； ； 。 物理層 標(biāo)準(zhǔn)定義了 2 個物理層標(biāo)準(zhǔn)，分別是 868MHz/915MHz 物理層和 物理層。 ZigBee 技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn) ZigBee 是一組基于 無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與其它無線標(biāo)準(zhǔn)如 或 不同 [5]。最后， IrDA 沒有提供鏈接級別的安全措施，而是依靠上層協(xié)議提供的授權(quán)與安全功能。除了技術(shù)上的特點外， IrDA的市場優(yōu)勢也十分明顯。在無線個人局域網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域中， FCC 已經(jīng)將 至10,6GHz 頻段向 UWB 通信開放。藍(lán)牙的工作頻率為 ，有效范圍大約為10 米。 ZigBee 與各種短距離無線標(biāo)準(zhǔn)的比較 無線通信技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的支持和核心部分，目前，各種無線傳輸技術(shù)發(fā)展迅速，并且各有所長 [7]。 :ZigBee 提供了三級安全模式，包括無安全設(shè) 定、使用接入控制清單 (ACL)防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標(biāo)準(zhǔn) (AES 128)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。 :ZigBee 可采用星型、樹型和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點，最多一個主節(jié)點可管理 254 個子節(jié)點 。 ZigBee 技術(shù)特點 ZigBee 技術(shù)則主要針對低成本、低功耗和低速率的無線通信市場，具有如下特點 [2]: :ZigBee 模塊的初始成本低，并且 ZigBee 協(xié)議是免專利費的，采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療 (ISM)頻段， (全球 )、 915MHz（美國 )和 858MHz(歐洲 )，免執(zhí)照頻段 。 與移動通信的 CDMA 網(wǎng)或 GSM 網(wǎng)不同的是， ZigBee 網(wǎng)絡(luò)主要是為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，因而，它必須具有簡單，使用方便，工作可靠，價格低的特點。 簡單的說， ZigBee 是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于 CDMA 和 GSM 網(wǎng)絡(luò)。 第五章對全文進(jìn)行了總結(jié)以及一些個人心得。 本文的安排如下 : 第一章闡述了設(shè)計的背景 以及 目 前國內(nèi)外的 ZigBee 研究發(fā)展情況。目前市場上 RF 主流芯片的 供應(yīng)商包括 TI, EMBER, FREESCALE 以及 JENNIC，他們分別推出單芯片解決方 CC2430/CC243 EM2S0, MC1321x 以及 JN5121，在市場上極具競爭力。 ZigBee 技術(shù)能融入各類電子產(chǎn)品，應(yīng)用范圍橫跨全球的民用、商用、公共事業(yè)以及工業(yè)等市場。 研究現(xiàn)狀 ZigBee 作為一種新興的國際標(biāo)準(zhǔn)短距離無線通信協(xié)議，其協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)是基于標(biāo)準(zhǔn)七層開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型 (OSI),IEEE 標(biāo)準(zhǔn)定義了下面的兩層 :物理 層和媒體接入控制子層；網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用會聚層