【正文】 父設(shè)備，每棟樓中都安置一個(gè)路由器，負(fù)責(zé)把本樓中的住戶家中的終端設(shè)備添加到其網(wǎng)絡(luò)中，并把收到的報(bào)警信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器再通過(guò) RS 一 232和上位機(jī)連接，把報(bào)警信息存儲(chǔ)到上位機(jī)并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；上位機(jī)也可以向協(xié)調(diào)器發(fā)送命令，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器再把命令通過(guò)路由器轉(zhuǎn)發(fā)到各個(gè)終端設(shè) 備，目標(biāo)終端設(shè)備按照上位機(jī)發(fā)送的命令，執(zhí)行相應(yīng)的響應(yīng)動(dòng)作。本文通過(guò)先介紹 ZigBee 的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，闡述了協(xié)議棧的七層模型的特點(diǎn)和作用；再說(shuō) ZigBee 的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)如何進(jìn)行搭建，為后面 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)打下基礎(chǔ)，最后通過(guò)實(shí)例來(lái)說(shuō)明 ZigBee 在綜合布線的應(yīng)用。老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、平易近人，是我們學(xué)習(xí)和生活的榜樣，在此我 特向于老師表示最崇高的敬意和由衷的感謝。 首先要感謝指導(dǎo)老師。無(wú)線傳輸方式避免了重新布線的麻煩，網(wǎng)絡(luò)所需的基礎(chǔ)設(shè)施不再需要埋在地下或者隱藏在墻里，網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)需要移動(dòng)或變化。 本設(shè)計(jì)主要利用 ZigBee 無(wú)線傳感器，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由三個(gè)部分組成，包括ZigBee 終端設(shè)備、路由器、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器， ZigBee 終端設(shè)備負(fù)責(zé)收集探測(cè)器探測(cè)到的報(bào)警信息，并把報(bào)警信息利用 ZigBee 無(wú)線通訊方式發(fā)送到終端設(shè)備的路由器，再由路由器轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。 精簡(jiǎn)功能設(shè)備 (RFD， Reduced Function Device)特點(diǎn)：只用在星型拓?fù)渲?；不? 成為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；只能和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通信；實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單。按模塊的作用可分為六部分：工作區(qū)、水平（配線）子系統(tǒng)、干線子系統(tǒng)、設(shè)備間、管理區(qū)和建筑群子系統(tǒng)。 它 會(huì) 首 先 發(fā) 出 NLME NETWORK_DISCOVERY_request 原語(yǔ)來(lái)探尋 存在什么網(wǎng)絡(luò)。用 戶應(yīng)用程序總是與應(yīng)用編程支持 (Application Programming Support，APS)層和應(yīng)用層 (ApplicationLayer， APL)交互。其主要功能特性有： （ 1）源程序編譯 （ 2）直接在源程序界面調(diào)試 （ 3）可設(shè)置三個(gè)斷點(diǎn)。發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)幀被送入 RAM 中的 128 字節(jié)的緩存區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的幀打包和拆包操作。這些接口必須與微處理器的相應(yīng)管腳相連來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)射頻功能的控制與管理。例如當(dāng)采用 16MHz 晶振時(shí)，其電容值約為 22pF。 發(fā)射機(jī)部分基于直接上變頻。 （ 6）內(nèi)部集成有 VCO、 LNA、 PA 以及電源整流器。它基于 Chipcon 公司的 SmartRF03技術(shù)，以 0． 18umCMOS 工藝制成，只需要極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功率極低。由于其高的性價(jià)比，在智能儀表，醫(yī)療設(shè)備，保安等領(lǐng)域已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用。 KVP 幀是專(zhuān)門(mén)為傳輸一組特殊量而 設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)嚴(yán)格的幀，而 MSG 幀相對(duì) KVP幀來(lái)說(shuō)在結(jié)構(gòu)上相對(duì)自由很多。 APSME 提供多種服務(wù)給應(yīng)用對(duì)象，這些服務(wù)包含安全服務(wù)和綁定設(shè)備，并維護(hù)管理對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)。 （ 3）加入和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)層要為應(yīng)用支持子層 (APS)PDU 添加協(xié)議頭來(lái)生成一個(gè) NPDU； （ 2）特定拓?fù)渎酚?。該?shù)據(jù)庫(kù)包含了 MAC 層的個(gè)域網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫(kù)（ PIB）信息。 （ 3） 檢測(cè)接收數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量指示（ link quality indication， LQI） 。每個(gè)層的服務(wù)實(shí)體通過(guò)服務(wù)接入點(diǎn) (service access point， SAP)$n 上一層相 接。 采用 ZigBee 技術(shù)所架構(gòu)的無(wú)線智能家居綜合布線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由于其低成本低功耗較遠(yuǎn)的覆蓋范圍及它在全球范圍內(nèi)的通用將使其成為智能家居系統(tǒng)中的又一亮點(diǎn)，必將給現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)帶來(lái)一場(chǎng)新的變革。 近距離：傳輸范圍一般介于 10一 100 m 之間，在增加 RF 發(fā)射功率后，亦可增加到 1,3 km。 ZigBee 技術(shù)具有以下的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1． 低功耗：在低耗電待機(jī)模式下， 2 節(jié) 5 號(hào)干電池可支持 1 個(gè)節(jié)點(diǎn)工作 624個(gè)月，甚至更長(zhǎng)。這樣的智能家庭有各種獨(dú)立的現(xiàn)代家用電器或電子設(shè)備，而要將它們?cè)谄胀ǖ募揖迎h(huán)境中集成到一起，就必須通過(guò)一套統(tǒng)一管理的家庭網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，而家庭網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)正是家居綜合布線系統(tǒng)。它可以作為一個(gè)完善的智能小區(qū)綜合布線系統(tǒng)的一部份，也可以完全獨(dú)立成為一套綜合布線系統(tǒng)?，F(xiàn)在， TI 公司和德國(guó)的 Micropelt 公司共同推出新能源的 ZigBee 節(jié)點(diǎn)。 短時(shí)延： ZigBee 的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需 15 ms，ZigBee 智能家居綜合布線的應(yīng)用 2 節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需 30 ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能?？梢?jiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)采用無(wú)線的方式是個(gè)最好的選擇，無(wú)線的方式比較靈活，更適合家庭使用。 ZigBee 的協(xié)議棧主要分為 :物理層（ PHY）、 MAC 層、網(wǎng)絡(luò)∕安全層、應(yīng)用層。 層： MAC 層負(fù)責(zé)相鄰設(shè)備間的單跳數(shù)據(jù)通信。為了與應(yīng)用層交互，網(wǎng)絡(luò)層邏輯上包含連個(gè)服務(wù)實(shí)體 。 NLME提供的服務(wù)如下 : （ 1）配置一個(gè)新的設(shè)備。 ZigBee 協(xié)調(diào)器和路由器為要加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備分配地址的能力。還有兩個(gè)附加的 終端節(jié)點(diǎn)為了 APSDESAP 的使用：端點(diǎn)號(hào) 0 固定于 ZDO 數(shù)據(jù)接口；另外一個(gè)端點(diǎn) 255 固定于所有應(yīng)用對(duì)象廣播數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口功能。對(duì)于 KVP幀和 MSG 幀來(lái)說(shuō)，都可以選擇使用直接尋址方式或者基于綁定的間接尋擇方式進(jìn)行傳輸。工作電壓 3． 3V， 可直接與高頻芯片通信。 CC2420 的主要性能參數(shù) n31 如下： （ 1）工作頻帶范圍： 2． 400 一 2． 4835Ghz （ 2）采用 IEEE 802． 15． 4 規(guī)范要求的直接序列擴(kuò)頻方式。 （ 7） IEEE 802． 15． 4MAC 層可支持自動(dòng)幀格式生成、同步插入與檢測(cè)， 16bit CRC校驗(yàn)、電源檢測(cè)、完全自動(dòng) MAC 層安全保護(hù) (CTR、 CBC、 MAC、 CCM)。然后，經(jīng)過(guò)低通濾波和上變頻的混頻后的射頻信號(hào)最終被調(diào)制到 2． 4GHz，最后經(jīng)放大后送到天線發(fā)射出去。通過(guò)控制 FIFO 和 FIFOP 管腳接口的狀態(tài)可設(shè)置發(fā)射／接收緩存器。經(jīng)過(guò)DSSS 擴(kuò)頻變換后，碼片速率達(dá)到 2Mchip／ s，此碼片序列再經(jīng)過(guò) OQPSK 調(diào)制，每個(gè)碼片被調(diào)制為半個(gè)周期的正弦波。 ZigBee 智能家居綜合布線的應(yīng)用 9 圖 RF 卡硬件原理 其中， CC2420 與單片機(jī)采用如下表的接口通信： 表 CC2420與單片機(jī)的接口 PIC18LF4620 單片機(jī) I/O 引腳 CC240 收發(fā)器引腳 RB0(輸入 ) IFO(30 腳 ) RB1 (輸入 ) CCA(28 腳 ) RB2(輸入 ) FD(27 腳 ) RB3(輸入 ) FIFOP(29 腳