【文章內(nèi)容簡介】 ，以達到最大限度地節(jié)省功耗，而非信標模式只允許 ZE 進行周期性休眠，協(xié)調(diào)器和所有路由器設備長期處于工作狀態(tài)。 在信標模式下，協(xié)調(diào)器負責以一定的間隔時間 (一般在 15ms4mins 之間 )向網(wǎng)絡廣播信標幀，兩個信標幀發(fā)送間隔之間有 16 個相同的時槽，這些時槽分為網(wǎng)絡休眠區(qū)和網(wǎng)絡活動區(qū)兩個部分，消息只能在網(wǎng)絡活動區(qū)的各個時槽內(nèi)發(fā)送。 非信標模式下， ZigBee 標準采用父節(jié)點為子節(jié)點緩存數(shù)據(jù)，終端節(jié)點主動向其父節(jié)點提取數(shù)據(jù)的機制，實現(xiàn)終端節(jié)點的周期性 (周期可設置 )休眠。網(wǎng)絡中所有的父節(jié)點需要為自己的子節(jié)點緩存數(shù)據(jù)幀，所有子節(jié)點的大多數(shù)時間都處于休眠狀態(tài)，周期性的醒來與父節(jié)點握手以確認自己仍處于網(wǎng)絡中，并向 父節(jié)點提取數(shù)據(jù)，其從休眠模式轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸模式一般只需要 15ms。 CC2430芯片 CC2430概述 CC2430 是一顆真正的系統(tǒng)芯片 (SoC)CMOS 解決方案。這種解決方案能夠提高性能并滿足以 ZigBee 為基礎(chǔ)的 ISM 波段 應用，及對低成本，低功耗的要求。它結(jié)合一個高性能 DSSS(直接序列擴頻 )射頻收發(fā)器核心和一本科畢業(yè)設計論文 12 顆工業(yè)級小巧高效的 8051 控制器。 圖 25 CC2430引腳排列圖 Figure 25 The Pin arrangement of CC2430 CC2430 的尺寸只有 77mm 48pin 的封裝，采用具有內(nèi)嵌閃存的 微米 CMOS 標準技術(shù)。這可實現(xiàn)數(shù)字基帶處理器， RF、模擬電路及系統(tǒng)存儲器 整合在同一個硅晶片上。 CC2430 包含一個增強型工業(yè)標準的 8 位 8051 微控制器內(nèi)核，運行時 鐘32MHz。 CC2430 包含一個 DMA 控制器。 8K 字節(jié)靜態(tài) RAM，其中的 4K 字節(jié)是超低功耗 SRAM。 32K， 64K 或 128K 字節(jié)的片內(nèi) Flash 塊提供在電路可編程非易失性存儲器。 CC2430 集成了 4 個振蕩器用于系統(tǒng)時鐘和定時操作：一個 32MHz 晶體振蕩器，一個 16MHz RC振蕩器，一個可選的 晶體振蕩器和一個可選的 RC 振蕩器。 CC2430 也集成了用于用戶自定義應用的外設。一個 AES 協(xié)處理器被集成在 CC2430 之中 ， 用來 支持 IEEE MAC 安全所需的（ 128 位關(guān)鍵字）AES 的運行， 以 盡可能少的占用微控制器。 中斷控制器為總共 18 個中斷源提供服務，他們中的每個中斷都被賦予 4 個中斷優(yōu)先級中的某一個。調(diào)試接口采用兩線串行接口，該接口被用于在電路調(diào)試和外部 Flash 編程。 I/O 控制器的職責是 21 個一般 I/O 口的靈活分配和可靠控制。 CC2430 包括四個定時器：一個 16 位 MAC 定時器，用以為 IEEE 的 CSMACA 算法提供定時以及為 IEEE 的 MAC 層提供定時。一個一般的 16 位和兩個 8 位定時器，支持典型的定時 /計數(shù)功能，例如，輸入捕捉、本科畢業(yè)設計論文 13 比較輸出和 PWM 功能。 CC2430 內(nèi)集成的其他外設有 : 實時時鐘；上電復位； 8 通道， 8－ 14 位 ADC；可編程看門狗；兩個可編程 USART，用于主 /從 SPI 或 UART 操作。 為了更好的處理網(wǎng)絡和應用操作的帶寬， CC2430 集成了大多數(shù)對定時要求嚴格的一系列 IEEE MAC 協(xié)議，以減輕微控制器的負擔。這包括 ： 自動前導幀發(fā)生器 、 同步字插入 /檢測 、 CRC16 校驗 、 CCA、 信號強度檢測 /數(shù)字RSSI、 連接品質(zhì)指示 (LQI) 和 CSMA/CA 協(xié)處理器。 CC2430 芯片的主要特點 CC2430 芯片延用了以往 CC2420 芯片的架構(gòu)，在單個芯片上整合了ZigBee 射頻 (RF) 前端、內(nèi)存和微控制器。它使用 1 個 8 位 MCU（ 8051），具有 128 KB 可編程閃存和 8 KB 的 RAM，還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADC)、幾個定時器（ Timer）、 AES128 協(xié)同處理器、看門狗定時器（ Watchdog timer）、 32 kHz 晶振的休眠模式定時器、上電復位電路 (Power On Reset)、掉電檢測電路 (Brown out detection)，以及 21 個可編程 I/O 引腳。 CC2430 芯片采用 μm CMOS 工藝生產(chǎn)；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低 于 27 mA 或 25 mA。 CC2430 的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動模式的超短時間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長的應用。 本科畢業(yè)設計論文 14 ZigBee 的溫度采集系統(tǒng) 開發(fā)環(huán)境簡介 C51RF3PK ZigBee 無線網(wǎng)絡技術(shù)專業(yè)開發(fā)平臺 成都無線龍 ZigBee 協(xié)議棧高級開發(fā)系統(tǒng) C51RF3 是一款經(jīng)濟、高效、方便的開發(fā)工具套裝，滿足 IEEE 標準和 ZigBee 技術(shù)標準的無線網(wǎng)絡技術(shù)設計開發(fā)。 C51RF3PK 開發(fā)平臺具有以下特點： 具有 USB 高速下載、支持 IAR 集成開發(fā)環(huán)境； 具有在線下載、調(diào)試、仿真功能； 可以根據(jù)需求選配多種擴展開發(fā)板； 開發(fā)方便、快捷、簡單； 功能強大的 C51RF3 仿真器。不僅可以實現(xiàn)對 CC2430/CC2431 程序下載，還可實現(xiàn)開發(fā)仿真調(diào)試。 多種擴展板既有簡單開發(fā)按鍵、又有液晶顯示及各種傳感器。不但可以實現(xiàn)簡單的 CC2430/CC2431 開發(fā)，還可作復雜的 ZigBee 無線 網(wǎng)絡。 IAR Embedded Workbench簡介 IAR Embedded Workbench（簡稱 EW）的 C/C++交叉編譯器和調(diào)試器是今天世界最完整的和最容易使用專業(yè)嵌入式應用開發(fā)工具。 EW 今天已經(jīng)支持 35 種以上的 8 位 /16 位 32 位 ARM 的微處理器結(jié)構(gòu)，對不同的微處理器提供一樣直觀用戶界面。 EW 包括：嵌入式 C/C++優(yōu)化編譯器，匯編器，連接定位器，庫管理員，編輯器，項目管理器和 CSPY 調(diào)試器。使用 IAR 的編譯器最優(yōu)化最緊湊的代碼，可以節(jié)省硬件資源，最大限度地降低 產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品競爭力。 IAR Embedded Workbench 集成的編譯器主要產(chǎn)品特征： ? 高效 PROMable 代碼 ? 完全標準 C 兼容 ? 內(nèi)建對應芯片的程序速度和大小優(yōu)化器 ? 目標特性擴充 本科畢業(yè)設計論文 15 ? 版本控制和擴展工具支持良好 ? 便捷的中斷處理和模擬 ? 瓶頸性能分析 ? 高效浮點支持 ? 內(nèi)存模式選擇 ? 工程中相對路徑支持 IAR Systems 的 C/C++編譯器可以生成高效可靠的可執(zhí)行代碼，并且應用程序規(guī)模越大，效果明顯。與其他的工具開發(fā)廠商相比，系統(tǒng)同時使用全局和針對具體芯 片的優(yōu)化技術(shù)。連接器提供的全局類型檢測和范圍檢測對于生成目標的代碼的質(zhì)量是至關(guān)重要。 IAR Embedded Workbench 是一套完整的集成開發(fā)工具集合：包括從代碼編輯器、工程建立到 C/C++編譯器、連接器和調(diào)試器的各類開發(fā)工具。它和各種仿真器、調(diào)試器緊密結(jié)合，使用戶在開發(fā)和調(diào)試過程中，僅僅使用一種開發(fā)環(huán)境界面，就可以完成多種微控制器的開發(fā)工作。 除上述的幾點之外，在 IAR Embedded Workbench， IAR Systems 還提供了visual STATE 和 IAR MakeApp 兩套圖形 開發(fā)工具幫助開發(fā)者完成應用程序的開發(fā)，它可以根據(jù)設計自動生成應用程序代碼和自動生成驅(qū)動程序，使開發(fā)者擺脫這些耗時的任務同時保證了代碼的質(zhì)量。 系統(tǒng)詳細設計 本設計所實現(xiàn)的無線溫度采集系統(tǒng)以 C51RF3PK 開發(fā)平臺為核心，使用了兩塊表演板，利用芯片自帶的溫度傳感器采集溫度值，充分發(fā)揮了C51RF3PK 開發(fā)平臺的豐富資源。在上位機上，采集的溫度實時地顯示出來，并且通過折線圖動態(tài)描繪出溫度的變化趨勢?？紤]到可能采集多個節(jié)點的溫度，上位機可以根據(jù)客戶要求切換不同節(jié)點的溫度折線 圖。為了方便對以往數(shù)據(jù)的查看，采集到的數(shù)據(jù)被實時保存到了文檔之中。 本系統(tǒng)由三類節(jié)點組成： ZigBee 協(xié)調(diào)器節(jié)點、 路由器 節(jié)點、傳感器節(jié)點。圖 31 所示是其組成示意圖，其中 ZigBee 協(xié)調(diào)器是分布式處理中心，即匯聚節(jié)點。多個傳感器節(jié)點置于不同的監(jiān)測區(qū)域，每個傳感器節(jié)點會先把數(shù)據(jù)傳給匯聚節(jié)點，然后匯聚節(jié)點把數(shù)據(jù)通過串口傳給上位機做進一步處理并顯示給用戶。本科畢業(yè)設計論文 16 協(xié)調(diào)器節(jié)點 可以與多個傳感器節(jié)點通信，這樣可以使本系統(tǒng)同時監(jiān)測多個區(qū)域，何時檢測哪個區(qū)域通常由用戶通過協(xié)調(diào)器節(jié)點來控制。當被檢測區(qū)域的障礙物較多或者協(xié)調(diào)器節(jié)點距離傳感器節(jié)點較遠時，可以通過增加路由器節(jié)點來增強網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。當用戶沒有數(shù)據(jù)請求時，傳感器節(jié)點只進行低功耗的信道掃描。 圖 31 溫度采集系統(tǒng)示意圖 Figure 31 The Schematic of Temperature Detection System