【文章內容簡介】 eeMAC 層的設計需要考慮到降低成本、容易實現(xiàn)、可靠的數(shù)據(jù)傳輸、短距離操作及非常低的功耗等要求，為此采用了如下所示的簡單且靈活的協(xié)議：① 采用IEEE 標準64 bit 和16 bit 短地址；② 基本網絡容量可以達到254 節(jié)點；③ 可以配置使用大于65，000（216）節(jié)點的本地簡單網絡，而且開銷不大；④ 網絡協(xié)調器、全功能設備（FFD）和簡化功能設備（RFD）等3 種指定設備；⑤ 簡化幀結構；⑥ 可靠的數(shù)據(jù)傳輸；⑦ 聯(lián)合/ 分離；⑧ AES 128 安全機制；⑨ CSMA CA 通道；⑩ 可選的使用信標的超級幀結構。 子層定義了廣播幀、數(shù)據(jù)幀、確認幀和MAC 命令幀等4 種幀類型。只有廣播幀和數(shù)據(jù)幀包含了高層控制命令或者數(shù)據(jù)，確認幀和MAC 命令幀則用于ZigBee 設備間MAC 子層功能實體間控制信息的收發(fā)。廣播幀和確認幀不需要接收方的確認，而數(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，如果需要確認，并且已經通過了CRC 校驗，接收方將立即發(fā)送確認幀。若發(fā)送方在一定時間內收不到確認幀，將自動重傳該幀。這就是MAC 子層可靠傳輸?shù)幕具^程。MAC 所示。2 10~20變量2幀控制序列號地址信息凈荷幀校驗系列：幀格式. 網絡層網絡層包括邏輯鏈路控制子層。 標準定義了LLC，、 等ZigBee 無線通信技術及其應用探討周怡窹，等802 系列標準中，而MAC 子層與硬件聯(lián)系較為緊密，并隨不同物理層的實現(xiàn)而變化。網絡層負責拓撲結構的建立和維護、命名和綁定服務，它們協(xié)同完成尋址、路由及安全這些不可或缺的任務。：ZigBee無線網狀網絡 標準草案支持多種網絡拓撲結構， 所示的新型網狀網絡（Mesh）。計算機外圍設備等要求低延遲等待接入的應用一般采用星型網絡結構，而其它一些應用，如周邊安全等可能要求大面積網狀網絡的覆蓋。多址的形式包括IEEE 標準64 位和短地址8 位。網絡設備類型：網絡協(xié)調器：包括所有的網絡消息，是3種設備類型中最復雜的一種，存儲容量最大、計算機能力強。發(fā)送網絡信標、建立一個網絡、管理網絡節(jié)點、存儲網絡節(jié)點信息、尋找一對節(jié)點間的路由消息、不斷地接收信息。全功能設備：可以擔任網絡協(xié)調者，形成網絡，讓其它的FFD或是精簡功能裝置（RFD）連結，F(xiàn)FD具備控制器的功能，可提供信息雙向傳輸。更多的存儲器、計算機能力可使其在空閑時起網絡路由作用。也可能做終端設備精簡功能設備（RFD）：RFD只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息。附帶有限的功能來控制成本和復雜性在網絡中通常用作終端設備。ZigBee相對簡單的實現(xiàn)自然節(jié)省了費用。RFD由于省掉了內存和其他電路，降低了ZigBee部件成本，而簡單的8位處理器和小協(xié)議棧也有助于降低成本。第2章 系統(tǒng)原理分析與整體設計系統(tǒng)是基于ZigBee技術，一般無線傳輸距離10M到100M和低功耗的特點及多元化的網絡拓撲結構設計的一款便攜式的多路無線搶答器。系統(tǒng)在完成基本模塊的基礎上進行ZigBee無線傳感技術網絡節(jié)點的軟硬件設計，包括ZigBee無線發(fā)射/接收模塊的設計和電源電路，按鍵電路，復位電路和顯示電路的設計。軟件方面進行節(jié)點之間的組網程序設計和抗干擾措施設計，按鍵設計和顯示程序設計等。系統(tǒng)工作原理：各個節(jié)點識別按鍵狀態(tài)，如果按鍵有變化將立即和協(xié)調器通信，協(xié)調器將第一個接收到的節(jié)點號碼顯示出來。每個節(jié)點只需設計簡單的電源電路、按鍵電路和復位電路。 系統(tǒng)目標系統(tǒng)欲實現(xiàn)的目標是利用先進的ZigBee網絡技術設計一款便攜式的，實用的多路無線搶答器。 系統(tǒng)設計思路系統(tǒng)是基于ZigBee技術一般無線傳輸距離10M到100M和低功耗的特點及多元化的網絡拓撲結構設計的一款便攜式的多路無線搶答器。系統(tǒng)設計好基礎模塊后進行ZigBee無線傳感技術網絡節(jié)點的軟硬件設計。其中基礎模塊的設計包括ZigBee無線發(fā)射/接收模塊的設計和ZigBee芯片CC2430低功耗的特點設計的電源電路，基本的按鍵電路，復位電路和顯示電路的設計。以上就是整個電路的硬件電路。軟件方面進行節(jié)點之間的組網程序設計和抗干擾措施設計，按鍵設計和顯示程序設計等。 系統(tǒng)工作原理節(jié)點和協(xié)調器之間組網。各個節(jié)點識別按鍵狀態(tài)，如果按鍵有變化將立即和協(xié)調器通信，協(xié)調器將第一個接收到的節(jié)點號碼顯示出來。每個節(jié)點只需設計簡單的電源電路、按鍵電路和復位電路。協(xié)調器顯示節(jié)點電源 系統(tǒng)原理方框圖節(jié)點節(jié)點按鍵按鍵按鍵按鍵 主芯片CC2430 的特點介紹 IEEE ，還包括了8KB的SRAM、大容量閃存以及許多的強大特性。系統(tǒng)采用的是CC2430F128，也就是說芯片擁有128KB的閃存。CC2430片上系統(tǒng)是高度集成的解決方案，僅需很少的外置元件，且所選用元件均為低成本型，可支持快速、廉價的ZigBee節(jié)點構建。CC2430不僅擁有卓越的射頻性能，包括超低功耗、高靈敏度、出眾的抗噪聲和抗干擾能力而且擁有強大的8位、單周期8051控制核心。CC2430可用于ZigBee協(xié)調器、路由器及終端設備。結合了TI/Chipcon業(yè)界領先的ZigBee協(xié)議棧之后，CC2430被認為是市面上最具競爭力的ZigBee解決方案。CC2430具有如下特性： 高性能低功耗的8051微控制器核； 集成符合IEEE ； 優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性； 硬件支持CSMA/CA功能； ，外部的中斷或RTC能喚醒系統(tǒng)，外部中斷能喚醒系統(tǒng)； 較寬的電壓范圍（~）； 數(shù)字化的RSSI/LQI 支持強大的DMA功能； 集成了14位模數(shù)轉換的ADC； 集成AES安全協(xié)處理器； 帶有2個強大的支持幾組協(xié)議的USART，以及1個符合IEEE ，1個常規(guī)16位計時器和2個8位計時器。 網絡拓撲結構星形網：基本的星形網絡拓撲結構是一個單跳（single_hop）系統(tǒng),網絡中所有無線傳感器網絡節(jié)點都與基站和網關進行雙向通信?；究梢允且慌_PC、PDA、專用控制設備、嵌入式網絡服務器，或其他與高數(shù)據(jù)傳輸速率設備通信的網關，網絡中各節(jié)點基本相同。除了向各節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)和命令外，基站還與因特網等更高層系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)。各節(jié)點將基站作為一個中間的，使相互之間傳輸數(shù)據(jù)或命令。在各種無線傳感器網絡之中，星形網整體功耗最低，但節(jié)點與基站間傳輸距離有限，通常ISM頻段的傳輸距離為10M~30M。網狀網：網狀拓撲結構是多跳（即多次中繼）系統(tǒng)，其中所有無線傳感節(jié)點都相同，而且直接相互通信，與基站進行數(shù)據(jù)傳輸和相互傳輸命令。這種多次中繼系統(tǒng)比星形網的傳輸距離遠得多，但功耗更大，因為節(jié)點必須一直“監(jiān)聽”網絡中某些路徑上的信息和變化?；旌暇W：混合網力求兼具星形網的簡潔和低功耗以及網狀網的長傳輸距離和自愈性等優(yōu)點。在混合網中，路由器和中繼器組成網狀結構，而無線傳感器節(jié)點則在他們周圍呈星形分布。擴展了網絡傳輸距離，同時提供了容故障能力。第3章 系統(tǒng)硬件設計 硬件電路和實現(xiàn)系統(tǒng)的主要芯片CC2430為低功耗芯片所需的供電電源僅需(~)。 電源電路如圖所示，3腳和地為輸入加+5V，、2腳之間加兩個10uf的極性電容。采用LM1117—： ,。 ~7V的變化輸入。 操作溫度0~125度，儲存溫度65~150度。 電路簡單，可靠性高。 指示燈電路系統(tǒng)為了讓實驗的效果更明顯接了電源指示燈和通信指示燈，當兩個節(jié)點相互通信即發(fā)送或接收信號時紅綠指示燈會交替閃爍，正常情況下，綠燈亮，紅燈滅。 指示燈電路 按鍵電路系統(tǒng)在設計按鍵時，進行了軟件和硬件的消除抖動設計。軟件通過延時再判斷的方法實現(xiàn)按鍵消抖設計，硬件通過電容緩沖消抖動設計，具體的按鍵電路如下圖所示。 按鍵電路 顯示電路 顯示電路系統(tǒng)在顯示電路方面，使用74LS245實現(xiàn)段驅動，用三極管實現(xiàn)位驅動。采用74LS245做驅動的優(yōu)勢有如下：供電電壓范圍：~，系統(tǒng)5V電壓可以正常給它