【正文】 能量監(jiān)測(cè) (ED)； 鏈路質(zhì)量指示 (LQI)，用在接收的數(shù)據(jù)包上； 清除信道評(píng)估 (CCA)； 信道頻率選擇； 數(shù)據(jù)發(fā)送和接收； IEEE 在物理層中還規(guī)范了傳輸速率以及調(diào)制方式等相關(guān)要求。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。 圖 4． 7給出了 MAC子層的數(shù)據(jù)包格式。廣播幀和確認(rèn)幀不需要接收方的確認(rèn)；數(shù)據(jù)幀和 MAC命令幀的幀頭包含幀控制域，指示收到的幀是否需要確認(rèn)，如果需要，并且已經(jīng)通過了 CRC檢驗(yàn)，接收方將立即發(fā)送確認(rèn)幀，若發(fā)送方在一定時(shí)間內(nèi)收不到確認(rèn)幀，將自動(dòng)重傳該幀，這就是 MAC子層可靠傳輸?shù)幕具^程。 從應(yīng)用角度看，通信的本質(zhì)就是端點(diǎn)到端點(diǎn)的連接 (例如，一個(gè)帶開關(guān)組件的設(shè)備與帶一個(gè)或多個(gè)燈組件的遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行通信，目的是將這些燈點(diǎn)亮 )。 APS使用網(wǎng)絡(luò)層 (NWK)提 供的服務(wù)。三種設(shè)備根據(jù)功能完整性分為全功能 (FFD)和減功能 (RFD)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體通過網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體服務(wù)接入點(diǎn) (NLDESAP)提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)管理層 實(shí)體通過網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體服務(wù)接入點(diǎn) (NLMESAP)提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)。 NLDE應(yīng)能夠送 NPDU 到一個(gè)適當(dāng)?shù)难b置，此設(shè)備是通信 的最終目標(biāo)或是通信鏈路下一步的最后目的； 4． 3． 2網(wǎng)絡(luò)層幀結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (NPDU)即網(wǎng)絡(luò)層幀的結(jié)構(gòu)，如圖 4． 9所示 。各項(xiàng)服務(wù)通過服務(wù)原語來實(shí)現(xiàn)。 原語通常分為如下 4 種類型 (如下原語環(huán)境設(shè)置為一個(gè)具有 1 個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)中，兩個(gè)對(duì)等用戶及其與 J層或子層對(duì)等協(xié)議實(shí)體建立連接的服務(wù)原語 )： Request：請(qǐng)求原語從第 1l用戶發(fā)送到它的第 J層，請(qǐng)求服務(wù)開始。 4． 4 ZigBee應(yīng)用層 ZigBee 應(yīng)用層框架包括應(yīng)用支持層 (APS)、． ZigBee 設(shè)備對(duì)象 (ZDO)和制造商所定義的應(yīng)用對(duì)象。應(yīng)用支持子層為網(wǎng)絡(luò)層 (NWK)和應(yīng)用層之間提供一個(gè)接口。 ZDO為應(yīng)用幀層中的應(yīng)用對(duì)象提供了公共的接口，以控制設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)功能。 3： MSP430系列單片機(jī)具有高度整合，超低功耗的特點(diǎn) 4： 2個(gè)通用的數(shù)字 I/O接口直接連到紅綠 LED燈，以便視覺反饋。當(dāng)搜尋到一個(gè)存取點(diǎn)時(shí)，終端設(shè)備會(huì)嘗試網(wǎng)絡(luò)連接，紅燈的閃爍則表明這項(xiàng)工作正在進(jìn)行。 RE： 該選項(xiàng)顯示接收數(shù)據(jù)是否通過距離擴(kuò)展器。節(jié)點(diǎn)上 24LC256的地址為 0，在其 12C總線上配置了 3個(gè) 10K． Q的上拉電阻。分別連接單片機(jī)的中斷引 腳 PI． 4～ P1． 7 和通用 I／ O 引腳 P5． 4～P5． 7． 圖 5． 2 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)輸入輸出接口圖 5． 6傳感器節(jié)點(diǎn)電源設(shè)計(jì) 溫度傳感器節(jié)點(diǎn)上共設(shè)計(jì)了兩種電源，一種為電池供電，應(yīng)用在終端節(jié)點(diǎn)上；基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計(jì) 22 另一種為 10～ 30V直流電源供電，用在協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上． 5． 6． 1終端節(jié)點(diǎn)的可控電源設(shè)計(jì) 溫度傳感器終端節(jié)點(diǎn)采用 2 節(jié) AAA 堿性電 池供電。在 V3 3端得到 3． 3V 電源。另外， CC2500在硬件上集成了 IEEE 802． 15． 4 的 MAC層，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的開發(fā)。 Flash_Addr[2] == 0xFF amp。 Flash_Addr[3] == 0xFF ) { createRandomAddress()。 圖 5． 5 CC2500 與 MCU 的連接 基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計(jì) 24 6 系統(tǒng)的軟件 設(shè)計(jì) 6． 1 存取點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì) 下面的 C程序包含了本平臺(tái)的存取點(diǎn)的固件設(shè)計(jì)，該編碼從系統(tǒng)初始化開始執(zhí)行，其中存取點(diǎn)和終端設(shè)備的初始化程序是一樣的。在 IEEE 802． 15． 4 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，各大無線芯片制造商陸續(xù)推出了支持該標(biāo)準(zhǔn)的芯片，其中比較典型的有： Freescale 的 MCl3192， Chipcon 的 CC2500， ATMEL的 AT86RF230。 TPs60210 是一款低功耗的電源管理芯片，當(dāng)輸入電壓降至 1． 6V時(shí)仍可以輸出穩(wěn)定的 3． 3V電壓，具有電池欠壓報(bào)警、供電模式可控等功能，可延長(zhǎng)電池使用壽命。 5． 5． 2輸入輸出模塊設(shè)計(jì) 溫度傳感器終端節(jié)點(diǎn)的輸入輸出模塊提供節(jié)點(diǎn)配置所需的開關(guān)和按鍵功能，單片機(jī)在上電時(shí)。最簡(jiǎn)模式的輸出和冗余模式的輸出包含了同樣的內(nèi)容，順序也相同。一旦連接到存取點(diǎn)，所有的燈會(huì)暫時(shí)熄滅，還原為缺省值，然后當(dāng)正常工作時(shí)，綠燈會(huì)一直保持發(fā)光。 盡管 eZ430RF2500 平臺(tái)中有兩塊一樣的板，但它們?cè)跓o線傳感器中完全是作為有獨(dú)立特點(diǎn)的獨(dú)立部件存在的。 ZigBee 應(yīng)用層除了提供一些必要的函數(shù)以及為網(wǎng)絡(luò)層提供合適的服務(wù)接口外，一個(gè)重要的功能就是應(yīng)用者可在這層定義自己的應(yīng)用對(duì)象。 APSDE為二個(gè)或更多位于同一網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的PDUs傳輸提供數(shù)據(jù)發(fā)射服務(wù)。每層提供它們相應(yīng)的服務(wù)和能力。該事件可能與一個(gè)遙遠(yuǎn)的服務(wù)請(qǐng)求有關(guān)，或者可能是由一個(gè) J層的內(nèi)部事件引起的。服務(wù)原語通過提供一種特定的服務(wù)來傳輸必需的信息。 圖 4． 9表示的是網(wǎng)絡(luò)層的通用幀結(jié)構(gòu)，不是所有的幀都包含地址和序列域，但網(wǎng)絡(luò)層的幀的幀頭域，還是按照固定的順序出現(xiàn)。 網(wǎng)絡(luò)層通過 MCPS— SAP和 MLME— SAP接口為 MAC層提供接口，通過 NLDESAP與 NLME— SAP接口為應(yīng)用層提供接口服務(wù)。一個(gè)全功能設(shè)備可與多個(gè) RFD設(shè)備或多個(gè)其他 FFD設(shè)備通信，而一個(gè)減功能設(shè)備只 能與一個(gè) FFD通信。應(yīng)用層可以通過 ZigBee 設(shè)備對(duì)象 (ZDO)對(duì)網(wǎng)絡(luò)層參數(shù)進(jìn)行配置和訪問。 每個(gè)接口都能接收 (用于輸入 )或發(fā)送 (用于輸出 )簇格式的數(shù)據(jù)。這兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分別是基于中心控制的星狀網(wǎng)絡(luò)和基于對(duì)等操作的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。 MAC子層幀頭由 2字節(jié)的幀控制域、 1字節(jié)的幀序號(hào)域和最多 20字節(jié)的地址域組成。 MAC子層使用物理層提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)幀傳輸，而 LLC子層在MAC 子層的基礎(chǔ)上，在設(shè)備之間提供面向連接 (關(guān)聯(lián) )和非連接 (取消關(guān)聯(lián) )的服務(wù)。 物理層通過射頻固件和射頻硬件提供了一個(gè)從 MAC 層到物理層無線信道的接口。兩個(gè)物理層都基于直接序列擴(kuò)頻 (DSSS， Direct Sequence Spread Spectrum)技術(shù)，使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，區(qū)別在于工作頻率、調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻碼片長(zhǎng)度和傳輸速率的不同。在非活躍部分，協(xié)調(diào)器將不與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，進(jìn)入低能模式。 ZigBee的網(wǎng)絡(luò)層主要用于 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)連接、數(shù)據(jù)管理以及網(wǎng)絡(luò)安全等，而應(yīng)用層主要用于對(duì) ZigBee技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供一些應(yīng)用框架模型等。在 IEEE802． 15． 4 中，總共分配了 27個(gè)具有 3種速率的信道：在 2． 4GHz 頻段有 16 個(gè)速率為 250kb／ s 的信道；在 915MHz 頻段有l(wèi)O個(gè) 40kb／ s的信道；在 868MHz頻段有一個(gè) 20kb／ s的信道。 4． 1 ZigBee協(xié)議棧概述 ZigBee技術(shù)是一個(gè)具有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的短距離無 線通信技術(shù)。后續(xù)的處理，如自動(dòng)增益控制、最終信道選擇、解擴(kuò)以及字節(jié)同步等，都是以數(shù)字信號(hào)的形式處理。 2)工作頻帶范圍 : 3)數(shù)據(jù)傳輸速率為 500kpbs。 CC2500 基于 Chipcon 公司的 SmartRF03 技術(shù)，以 ,no CMOS工藝制成。 在字節(jié)操作時(shí)，每 8 位為一個(gè)操作單位；在字操作時(shí)，每?jī)蓚€(gè)字節(jié)為一個(gè)操作單位，而且對(duì)準(zhǔn)偶地址操作。在小模式時(shí)，總的尋址空間為 64KB；大模式時(shí)，總的尋址空間為 1MB。表 CG1和 CG2可以產(chǎn)生的常數(shù)。 位 3 GIE 中斷控制位 置位允許中斷，復(fù)位禁止所有的中斷。系統(tǒng)在將數(shù)據(jù)壓入堆棧時(shí)，總是先將堆棧指針 SP的值減 2，然后再將數(shù)據(jù)送到 SP所指的 RAM單元。16 個(gè)寄存器中有 4 個(gè)為特殊用途，他們分別是：程序計(jì)數(shù)器、堆棧指針、狀態(tài)寄存器和常數(shù)發(fā)生器。開發(fā)語言有匯編語言和 C語言。 ?豐富的片內(nèi)外設(shè) MSP430 系列單片機(jī)的各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。 MSP430 系列單片機(jī)片上集成了豐富的功能模塊。同時(shí)，提 供溫度數(shù)據(jù)的 Web發(fā)布功能。 關(guān)鍵詞： MSP430F2274 ZIGBEE CC2500 基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計(jì) 【 Abstract】 With the rapid development of technology， human has been in informationera. Obtaining information is the precondition of realizing informationization while one of the most important tools which were used toacquire information is the sensors． The wireless sensor work which binessens or technology， wireless munication technology ， embedded putertechnology ， modern work and distributed information disposal technology together is a multi— study， highly crossed new research fields． It plays an important part in campaign people munication，invironmental and weather control， disaster detection， intelligent building， radiation inspection and so on． The IEEE802． 15． 4 and ZigBee protocol offer the criterion for wireless sensor wok． ZigBee protocol is constituted of IEEE802． 15． 4 PHY and MAC layer． ZigBee work layer and application layer． because the node has some characteristics such as low． cost， small volume，1imited energy and limited munication， the works characteristic CS are the system supporting low cost operation， easily realization and very low power consumption． Key Words: MSP430F2274 ZIGBEE CC2500 基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計(jì) 目錄 1 引言 ........................................................... 0 2 MSP430 單片機(jī)介紹 .............................................. 1 2． 1 MSP430單片機(jī)的用途 .......................................... 1 2． 2 MSP430單片機(jī)的功能 .......................................... 1 2． 3 MSP430F2274 的介紹 .......................................... 2 2． 3． 1 MSP430F2274 的 16位 CPU ................................. 3 2． 3． 2 MSP430F2274 的存儲(chǔ)器組織 ................................ 4 2． 3． 3 MSP430F2274 的尋址模式 ................................... 5 2． 4 MSP430F2274 的原理圖 ......................................... 5 3 無線射頻芯片 CC2500 ............................................. 7 3． 1 CC2500的性能參數(shù) ............................................ 7 3． 2 CC2500的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ............................................ 8 4 ZIGBEE 協(xié)議棧研究 ......................................