【文章內容簡介】 ：網絡可容納 6萬多個設備。（5）延時短：典型搜索設備時延為 30ms，休眠激活時延為 15ms，活動設備信道接入時延為15ms。（6）網絡的自組織、自愈能力強，通信可靠。（7）數(shù)據安全：Zigbee 提供了數(shù)據完整性檢查和健全功能，采用 AES128 加密算法（美國新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一），各個應用可靈活確定其安全屬性。（8）ZigBee技術在低功耗、低成本和組網能力具有無可比擬的應用優(yōu)勢。 ZigBee的應用及前景隨著國內經濟的高速發(fā)展，城市的規(guī)模在不斷擴大，尤其是各種交通工具的增長更迅速，從而使城市交通需求與供給的矛盾日益突出，而單靠擴大道路交通基礎設施來緩解矛盾的做法已難以為繼。在這種情況下，智能公交系統(tǒng)(AdvancedPublicTransportationSystems，APTS)也就應運而生，并且成為國內研究的熱點。在智能公交系統(tǒng)所涉及的各種技術中，無線通信技術尤為引人注目。而ZigBee作為一種新興的短距離、低速率的無線通信技術，更是得到了越來越廣泛的關注和應用。市場上也出現(xiàn)了大量與ZigBee相關的各種產品，根據中國物聯(lián)網校企聯(lián)盟的統(tǒng)計分析表明：ZigBee雖然廣受推崇，但是在數(shù)據中，推出ZigBee相關產品的中小型企業(yè)在2012年的發(fā)展并不可觀。其中，比較有競爭力的ZigBee解決方案主要有下面幾種：(1)Freescale：MC1319X平臺。(2)Chipcon：SoC解決方案CC2530。(3)Ember：EM250ZigBee系統(tǒng)晶片及EM260網絡處理器。(4)Jennic的JN5121芯片。經過市場調研，發(fā)現(xiàn)Freescale的MC1319X平臺功耗低、價格低廉、硬件集成度高，方便二次開發(fā)，射頻通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性高。所以，在本文的設計中選用了MaxStream公司與ZigBee兼容的以FreescaleMC1319x芯片組為核心的XBeeProRF模塊。下面主要介紹XbeePro的特性、接口應用、操作模式以及在智能公交無線網絡中的應用。XBee模塊的基本性能參數(shù)如下：(1)發(fā)送功率：100mW。(2)接收靈敏度：92dBm。(3)室內傳輸距離為100m，室外傳輸距離為1500m。(4)RF數(shù)據傳輸速率為250kbps。(5)，發(fā)送電流為215mA，接收電流為55mA：(6)在網絡性能方面，具有DSS(直接序列擴頻)功能，可以組成對等網、點對點及點對多點網絡，具有12個軟件可選的直接序列信道，每個信道有65000個可用網絡地址。XBeePro模塊體積小，功耗低，接口簡單，容易使用，非常適用于低數(shù)據速率的短距離通信應用，尤其是無線傳感網絡的設計應用。XBeePro模塊還提供有免費XCTU測試軟件以便能夠輕松測試和配置網絡。該模塊還可以通過下載該公司最新的固件(Firmware)，使用戶在使用原有硬件模塊的基礎上，獲得最新的功能，從而為設計提供了極大的靈活性。XBeePro有空模式、接收模式、發(fā)送模式、睡眠模式和命令模式等5種操作模式，如圖3所示。每一種操作模式都有透明方式和應用程序接口(API)方式兩種操作方式。當工作在透明方式時，模塊可起到替代串口線的作用，并以字節(jié)為單位來處理各種信息。當工作在API方式下，所有進出模塊的數(shù)據均被包含在定義模塊的操作和事件的幀結構中。在站牌處通常會有多輛公交車同時到達，一個站牌對應多輛公交車，適合使用星狀網布線網絡。但為了保證網絡的可靠性，當公交車站牌外的通道阻塞時，可以通過其它公交車路由節(jié)點轉發(fā)到站牌，本設計采用網狀(Mesh)網模型。可將分布在公交線路上的電子站牌配置為協(xié)調器，而將到達的公交車配置為路由器。當站牌上ZigBee網絡協(xié)調器選擇一個信道和PANID并啟動時，便建立了一個ZigBee個人局網(PAN)。一旦協(xié)調器已啟動PAN，便可允許路由器和終端設備結點加入PAN。路由器加入PAN時，將收到一個16位的網絡地址，并且能夠發(fā)送和接收來自PAN內其他設備的數(shù)據。PAN協(xié)調器的網絡地址總是0。由于站牌上ZigBee模塊的網絡物理地址是唯一的，可以通過物理地址向站牌發(fā)送信息。3 CC2530解決方案 描述CC2530是用于IEEE 、ZigBee和RF4CE應用的一個真正的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網絡節(jié)點。CC2530結合了領先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標準的增強型8051CPU，系統(tǒng)內可編程閃存，8KB RAM和許多其他強大的功能。CC2530有四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256的閃存。CC2530具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統(tǒng)。運行模式之間的轉換時間短進一步確保了低能源消耗。CC2530F256結合了德州儀器的業(yè)界領先的黃金單元協(xié)議棧（ZStackTM），提供了一個強大和完整的ZigBee解決方案。CC2530F256結合了德州儀器的黃金單元，更好地提供了一個強大和完整的遠程控制解決方案。 引腳描述CC2530引腳如圖31所示，引腳的簡短描述如表31所示。圖31 引腳頂視圖注意：暴露的接地襯墊必須連接到一個堅固的接地面，因為這是芯片的接地連接點。表31 引腳描述引腳名稱引腳引腳類型描述AVDD128電源（模擬）AVDD227電源（模擬）AVDD324電源（模擬）AVDD429電源（模擬）AVDD521電源（模擬）AVDD631電源（模擬）DCOUPL40電源（數(shù)字） 數(shù)字電源去耦。不使用外部電路供應。DVDD139電源（數(shù)字）DVDD110電源（數(shù)字）GND接地接地襯墊必須連接到一個堅固的接地面。GND1,2,3,4未使用的引腳連接到GNDP0_019數(shù)字I/O P0_118數(shù)字I/OP0_217數(shù)字I/OP0_316數(shù)字I/OP0_415數(shù)字I/OP0_514數(shù)字I/OP0_613數(shù)字I/OP0_712數(shù)字I/OP1_011數(shù)字I/OP1_19數(shù)字I/OP1_28數(shù)字I/OP1_37數(shù)字I/OP1_46數(shù)字I/OP1_55數(shù)字I/OP1_638數(shù)字I/OP1_737數(shù)字I/OP2_036數(shù)字I/OP2_135數(shù)字I/OP2_234數(shù)字I/OP2_3/33數(shù)字I/OP2_4/32數(shù)字I/ORBIAS 30模擬I/O參考電流的外部精密偏置電阻RESET_N20數(shù)字輸入復位，活動到低電平RF_N26RF I/ORX期間負RF輸入信號到LNARF_P25RF I/ORX期間正RF輸入信號到LNAXOSC_Q122模擬I/O32MHz晶振引腳1或外部時鐘輸入XOSC_Q223模擬I/O32MHz晶振引腳2 電路描述圖32 CC2530方框圖圖32是的方框圖。這些模塊大致可以分為三類：CPU和內存相關的模塊；外設、時鐘和電源管理相關的模塊，以及無線電相關的模塊。下面給出了圖中出現(xiàn)的各個模塊的簡短描述。 CPU和內存CC253x芯片系列中使用的8051 CPU內核是一個單周期的8051兼容內核。它有三種不同的內存訪問總線（SFR，DATA和CODE/XDATA），單周期訪問SFR，DATA和主SRAM。它還包括一個調試接口和一個18輸入擴展中斷單元。中斷控制器總共提供了18個中斷源，分為六個中斷組，每個與四個中斷優(yōu)先級之一相關。當設備從活動模式回到空閑模式，任一中斷服務請求就被激發(fā)。一些中斷還可以從睡眠模式（供電模式13）喚醒設備。內存仲裁器位于系統(tǒng)中心，因為它通過SFR總線把CPU和DMA控制器和物理存儲器以及所有外設連接起來。內存仲裁器有四個內存訪問點，每次訪問可以映射到三個物理存儲器之一：一個8KB、閃存存儲器和XREG/SFR寄存器。它負責執(zhí)行仲裁，并確定同時訪問同一個物理存儲器之間的順序。8KB SRAM映射到DATA存儲空間和部分XDATA存儲空間。8KB SRAM是一個超低功耗的SRAM，即使數(shù)字部分掉電（供電模式2和3）也能保留其內容。這是對于低功耗應用來說很重要的一個功能。32/64/128/256 KB閃存塊為設備提供了內電路可編程的非易失性程序存儲器，映射到XDATA存儲空間。除了保存程序代碼和常量以外，非易失性存儲器允許應用程序保存必須保留的數(shù)據，這樣設備重啟之后可以使用這些數(shù)據。使用這個功能，例如可以利用已經保存的網絡具體數(shù)據，就不需要經過完全啟動、網絡尋找和加入過程。 時鐘和電源管理、外設。它提供了電源管理功能，可以實現(xiàn)使用不同供電模式的長電池壽命的低功耗運行。有五種不同的復位源來復位設備。CC2530包括許多不同的外設，允許應用程序設計者開發(fā)先進的應用。調試接口執(zhí)行一個專有的兩線串行接口，用于內電路調試。通過這個調試接口，可以執(zhí)行整個閃存存儲器的擦除、控制使能哪個振蕩器、停止和開始執(zhí)行用戶程序、執(zhí)行8051內核提供的指令、設置代碼斷點，以及內核中全部指令的單步調試。使用這些技術，可以很好地執(zhí)行內電路的調試和外部閃存的編程。設備含有閃存存儲器以存儲程序代碼。閃存存儲器可通過用戶軟件和調試接口編程。閃存控制器處理寫入和擦除嵌入式閃存存儲器。閃存控制器允許頁面擦除和4字節(jié)編程。I/O控制器負責所有通用I/O引腳。CPU可以配置外設模塊是否控制某個引腳或它們是否受軟件控制，如果是的話，每個引腳配置為一個輸入還是輸出，是否連接襯墊里的一個上拉或下拉電阻。CPU中斷可以分別在每個引腳上使能。每個連接到I/O引腳的外設可以在兩個不同的I/O引腳位置之間選擇，以確保在不同應用程序中的靈活性。系統(tǒng)可以使用一個多功能的五通道DMA控制器，使用XDATA存儲空間訪問存儲器，因此能夠訪問所有物理存儲器。每個通道（觸發(fā)器、優(yōu)先級、傳輸模式、尋址模式、源和目標指針和傳輸計數(shù)）用DMA描述符在存儲器任何地方配置。許多硬件外設（AES內核、閃存控制器、USART、定時器、ADC接口）通過使用DMA控制器在SFR或XREG地址和閃存/SRAM之間進行數(shù)據傳輸，獲得高效率操作。定時器1是一個16位定時器，具有定時器/PWM功能。它有一個可編程的分頻器，一個16位周期值，和五個各自可編程的計數(shù)器/捕獲通道，每個都有一個16位比較值。每個計數(shù)器/捕獲通道可以用作一個PWM輸出或捕獲輸入信號邊沿的時序。它還可以配置在IR產生模式，計算定時器3周期，輸出是ANDed，定時器3的輸出是用最小的CPU互動產生調制的消費型IR信號。MAC定時器（定時器2）是專門為支持IEEE MAC或軟件中其他時槽的協(xié)議設計。定時器有一個可配置的定時器周期和一個8位溢出計數(shù)器，可以用于保持跟蹤已經經過的周期數(shù)。一個16位捕獲寄存器也用于記錄收到/發(fā)送一個幀開始界定符的精確時間，或傳輸結束的精確時間，還有一個16位輸出比較寄存器可以在具體時間產生不同的選通命令（開始RX，開始TX，等等）到無線模塊。定時器3和定時器4是8位定時器，具有定時器/計數(shù)器/PWM功能。它們有一個可編程的分頻器，一個8位的周期值，一個可編程的計數(shù)器通道，具有一個8位的比較值。每個計數(shù)器通道可以用作一個PWM輸出。睡眠定時器是一個超低功耗的定時器，計算32kHz晶振或32kHz RC振蕩器的周期。睡眠定時器在除了供電模式3的所有工作模式下不斷運行。這一定時器的典型應用是作為實時計數(shù)器，或作為一個喚醒定時器跳出供電模式1或2。ADC支持7到12位的分辨率，分別在30kHz或4kHz的帶寬。DC和音頻轉換可以使用高達八個輸入通道（端口0）。輸入可以選擇作為單端或差分。參考電壓可以是內部電壓、AVDD或是一個單端或差分外部信號。ADC還有一個溫度傳感輸入通道。ADC可以自動執(zhí)行定期抽樣或轉換通道序列的程序。隨機數(shù)發(fā)生器使用一個16位來LFSR產生偽隨機數(shù)，這可以被CPU讀取或由選通命令處理器直接使用。例如隨機數(shù)可以用作產生隨機密鑰，用于安全。AES加密/解密內核允許用戶使用帶有128位密鑰的AES算法加密和解密數(shù)據。這一內核能夠支持IEEE MAC安全、ZigBee網絡層和應用層要求的AES操作。 一個內置的看門狗允許CC2530在固件掛起的情況下復位自身。當看門狗定時器由軟件使能，它必須定期清除；否則，當它超時就復位它就復位設備。或者它可以配置用作一個通用32kHz定時器。USART0和USART1每個被配置為一個SPI主/從或一個UART。它們?yōu)镽X和TX提供了雙緩沖，以及硬件流控制，因此非常適合于高吞吐量的全雙工應用。每個都有自己的高精度波特率發(fā)生器，因此可以使普通定時器空閑出來用作其他用途。 無線設備具有一個兼容無線收發(fā)器。內核控制模擬無線模塊。另外，它提供了和無線設備之間的一個接口，這使得可以發(fā)出命令，讀取狀態(tài)，自動操作和確定無線設備事件的順序。無線設備還包括一個數(shù)據包過濾和地址識別模塊。4 串口通訊程序的編寫 編程環(huán)境在windows XP編程環(huán)境下，在Qt Creator 中進行。如果在Linux 下或直接用源碼編寫，程序稍有不同，需要改動。在Qt 中并沒有特定的串口控制類，大部分人使用的是第三方的qextserialport 類?？梢栽谝幌戮W站下載。在windows 下只需要使用其中的6 個文件： ， ， 。 串口操作流程 設置串口參數(shù)，在最后一個構造函數(shù)里，我們可以進行串口的初始化。如：波特率，