【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：網(wǎng)絡(luò)可容納 6萬(wàn)多個(gè)設(shè)備。（5）延時(shí)短：典型搜索設(shè)備時(shí)延為 30ms，休眠激活時(shí)延為 15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15ms。（6）網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠。（7）數(shù)據(jù)安全：Zigbee 提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和健全功能，采用 AES128 加密算法（美國(guó)新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一），各個(gè)應(yīng)用可靈活確定其安全屬性。（8）ZigBee技術(shù)在低功耗、低成本和組網(wǎng)能力具有無(wú)可比擬的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。 ZigBee的應(yīng)用及前景隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，尤其是各種交通工具的增長(zhǎng)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(kuò)大道路交通基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)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(yīng)運(yùn)而生，并且成為國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。在智能公交系統(tǒng)所涉及的各種技術(shù)中，無(wú)線通信技術(shù)尤為引人注目。而ZigBee作為一種新興的短距離、低速率的無(wú)線通信技術(shù)，更是得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。市場(chǎng)上也出現(xiàn)了大量與ZigBee相關(guān)的各種產(chǎn)品，根據(jù)中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)分析表明：ZigBee雖然廣受推崇，但是在數(shù)據(jù)中，推出ZigBee相關(guān)產(chǎn)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(jìng)爭(zhēng)力的ZigBee解決方案主要有下面幾種：(1)Freescale：MC1319X平臺(tái)。(2)Chipcon：SoC解決方案CC2530。(3)Ember：EM250ZigBee系統(tǒng)晶片及EM260網(wǎng)絡(luò)處理器。(4)Jennic的JN5121芯片。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)Freescale的MC1319X平臺(tái)功耗低、價(jià)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(shè)計(jì)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(yīng)用、操作模式以及在智能公交無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)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(nèi)傳輸距離為100m，室外傳輸距離為1500m。(4)RF數(shù)據(jù)傳輸速率為250kbps。(5)，發(fā)送電流為215mA，接收電流為55mA：(6)在網(wǎng)絡(luò)性能方面，具有DSS(直接序列擴(kuò)頻)功能，可以組成對(duì)等網(wǎng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，具有12個(gè)軟件可選的直接序列信道，每個(gè)信道有65000個(gè)可用網(wǎng)絡(luò)地址。XBeePro模塊體積小，功耗低，接口簡(jiǎn)單，容易使用，非常適用于低數(shù)據(jù)速率的短距離通信應(yīng)用，尤其是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。XBeePro模塊還提供有免費(fèi)XCTU測(cè)試軟件以便能夠輕松測(cè)試和配置網(wǎng)絡(luò)。該模塊還可以通過(guò)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(chǔ)上，獲得最新的功能，從而為設(shè)計(jì)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(yīng)用程序接口(API)方式兩種操作方式。當(dāng)工作在透明方式時(shí)，模塊可起到替代串口線的作用，并以字節(jié)為單位來(lái)處理各種信息。當(dāng)工作在API方式下，所有進(jìn)出模塊的數(shù)據(jù)均被包含在定義模塊的操作和事件的幀結(jié)構(gòu)中。在站牌處通常會(huì)有多輛公交車同時(shí)到達(dá)，一個(gè)站牌對(duì)應(yīng)多輛公交車，適合使用星狀網(wǎng)布線網(wǎng)絡(luò)。但為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，當(dāng)公交車站牌外的通道阻塞時(shí)，可以通過(guò)其它公交車路由節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到站牌，本設(shè)計(jì)采用網(wǎng)狀(Mesh)網(wǎng)模型?？蓪⒎植荚诠痪€路上的電子站牌配置為協(xié)調(diào)器，而將到達(dá)的公交車配置為路由器。當(dāng)站牌上ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器選擇一個(gè)信道和PANID并啟動(dòng)時(shí)，便建立了一個(gè)ZigBee個(gè)人局網(wǎng)(PAN)。一旦協(xié)調(diào)器已啟動(dòng)PAN，便可允許路由器和終端設(shè)備結(jié)點(diǎn)加入PAN。路由器加入PAN時(shí)，將收到一個(gè)16位的網(wǎng)絡(luò)地址，并且能夠發(fā)送和接收來(lái)自PAN內(nèi)其他設(shè)備的數(shù)據(jù)。PAN協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)地址總是0。由于站牌上ZigBee模塊的網(wǎng)絡(luò)物理地址是唯一的，可以通過(guò)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(yīng)用的一個(gè)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(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8KB RAM和許多其他強(qiáng)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(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。CC2530F256結(jié)合了德州儀器的業(yè)界領(lǐng)先的黃金單元協(xié)議棧（ZStackTM），提供了一個(gè)強(qiáng)大和完整的ZigBee解決方案。CC2530F256結(jié)合了德州儀器的黃金單元，更好地提供了一個(gè)強(qiáng)大和完整的遠(yuǎn)程控制解決方案。 引腳描述CC2530引腳如圖31所示，引腳的簡(jiǎn)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(gè)堅(jiān)固的接地面，因?yàn)檫@是芯片的接地連接點(diǎn)。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(yīng)。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(gè)堅(jiān)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(fù)位，活動(dòng)到低電平RF_N26RF I/ORX期間負(fù)RF輸入信號(hào)到LNARF_P25RF I/ORX期間正RF輸入信號(hào)到LNAXOSC_Q122模擬I/O32MHz晶振引腳1或外部時(shí)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(nèi)存相關(guān)的模塊；外設(shè)、時(shí)鐘和電源管理相關(guān)的模塊，以及無(wú)線電相關(guān)的模塊。下面給出了圖中出現(xiàn)的各個(gè)模塊的簡(jiǎn)短描述。 CPU和內(nèi)存CC253x芯片系列中使用的8051 CPU內(nèi)核是一個(gè)單周期的8051兼容內(nèi)核。它有三種不同的內(nèi)存訪問(wèn)總線（SFR，DATA和CODE/XDATA），單周期訪問(wèn)SFR，DATA和主SRAM。它還包括一個(gè)調(diào)試接口和一個(gè)18輸入擴(kuò)展中斷單元。中斷控制器總共提供了18個(gè)中斷源，分為六個(gè)中斷組，每個(gè)與四個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)之一相關(guān)。當(dāng)設(shè)備從活動(dòng)模式回到空閑模式，任一中斷服務(wù)請(qǐng)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(shè)備。內(nèi)存仲裁器位于系統(tǒng)中心，因?yàn)樗ㄟ^(guò)SFR總線把CPU和DMA控制器和物理存儲(chǔ)器以及所有外設(shè)連接起來(lái)。內(nèi)存仲裁器有四個(gè)內(nèi)存訪問(wèn)點(diǎn)，每次訪問(wèn)可以映射到三個(gè)物理存儲(chǔ)器之一：一個(gè)8KB、閃存存儲(chǔ)器和XREG/SFR寄存器。它負(fù)責(zé)執(zhí)行仲裁，并確定同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)物理存儲(chǔ)器之間的順序。8KB SRAM映射到DATA存儲(chǔ)空間和部分XDATA存儲(chǔ)空間。8KB SRAM是一個(gè)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(nèi)容。這是對(duì)于低功耗應(yīng)用來(lái)說(shuō)很重要的一個(gè)功能。32/64/128/256 KB閃存塊為設(shè)備提供了內(nèi)電路可編程的非易失性程序存儲(chǔ)器，映射到XDATA存儲(chǔ)空間。除了保存程序代碼和常量以外，非易失性存儲(chǔ)器允許應(yīng)用程序保存必須保留的數(shù)據(jù)，這樣設(shè)備重啟之后可以使用這些數(shù)據(jù)。使用這個(gè)功能，例如可以利用已經(jīng)保存的網(wǎng)絡(luò)具體數(shù)據(jù)，就不需要經(jīng)過(guò)完全啟動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)尋找和加入過(guò)程。 時(shí)鐘和電源管理、外設(shè)。它提供了電源管理功能，可以實(shí)現(xiàn)使用不同供電模式的長(zhǎng)電池壽命的低功耗運(yùn)行。有五種不同的復(fù)位源來(lái)復(fù)位設(shè)備。CC2530包括許多不同的外設(shè)，允許應(yīng)用程序設(shè)計(jì)者開發(fā)先進(jìn)的應(yīng)用。調(diào)試接口執(zhí)行一個(gè)專有的兩線串行接口，用于內(nèi)電路調(diào)試。通過(guò)這個(gè)調(diào)試接口，可以執(zhí)行整個(gè)閃存存儲(chǔ)器的擦除、控制使能哪個(gè)振蕩器、停止和開始執(zhí)行用戶程序、執(zhí)行8051內(nèi)核提供的指令、設(shè)置代碼斷點(diǎn)，以及內(nèi)核中全部指令的單步調(diào)試。使用這些技術(shù)，可以很好地執(zhí)行內(nèi)電路的調(diào)試和外部閃存的編程。設(shè)備含有閃存存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)程序代碼。閃存存儲(chǔ)器可通過(guò)用戶軟件和調(diào)試接口編程。閃存控制器處理寫入和擦除嵌入式閃存存儲(chǔ)器。閃存控制器允許頁(yè)面擦除和4字節(jié)編程。I/O控制器負(fù)責(zé)所有通用I/O引腳。CPU可以配置外設(shè)模塊是否控制某個(gè)引腳或它們是否受軟件控制，如果是的話，每個(gè)引腳配置為一個(gè)輸入還是輸出，是否連接襯墊里的一個(gè)上拉或下拉電阻。CPU中斷可以分別在每個(gè)引腳上使能。每個(gè)連接到I/O引腳的外設(shè)可以在兩個(gè)不同的I/O引腳位置之間選擇，以確保在不同應(yīng)用程序中的靈活性。系統(tǒng)可以使用一個(gè)多功能的五通道DMA控制器，使用XDATA存儲(chǔ)空間訪問(wèn)存儲(chǔ)器，因此能夠訪問(wèn)所有物理存儲(chǔ)器。每個(gè)通道（觸發(fā)器、優(yōu)先級(jí)、傳輸模式、尋址模式、源和目標(biāo)指針和傳輸計(jì)數(shù)）用DMA描述符在存儲(chǔ)器任何地方配置。許多硬件外設(shè)（AES內(nèi)核、閃存控制器、USART、定時(shí)器、ADC接口）通過(guò)使用DMA控制器在SFR或XREG地址和閃存/SRAM之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，獲得高效率操作。定時(shí)器1是一個(gè)16位定時(shí)器，具有定時(shí)器/PWM功能。它有一個(gè)可編程的分頻器，一個(gè)16位周期值，和五個(gè)各自可編程的計(jì)數(shù)器/捕獲通道，每個(gè)都有一個(gè)16位比較值。每個(gè)計(jì)數(shù)器/捕獲通道可以用作一個(gè)PWM輸出或捕獲輸入信號(hào)邊沿的時(shí)序。它還可以配置在IR產(chǎn)生模式，計(jì)算定時(shí)器3周期，輸出是ANDed，定時(shí)器3的輸出是用最小的CPU互動(dòng)產(chǎn)生調(diào)制的消費(fèi)型IR信號(hào)。MAC定時(shí)器（定時(shí)器2）是專門為支持IEEE MAC或軟件中其他時(shí)槽的協(xié)議設(shè)計(jì)。定時(shí)器有一個(gè)可配置的定時(shí)器周期和一個(gè)8位溢出計(jì)數(shù)器，可以用于保持跟蹤已經(jīng)經(jīng)過(guò)的周期數(shù)。一個(gè)16位捕獲寄存器也用于記錄收到/發(fā)送一個(gè)幀開始界定符的精確時(shí)間，或傳輸結(jié)束的精確時(shí)間，還有一個(gè)16位輸出比較寄存器可以在具體時(shí)間產(chǎn)生不同的選通命令（開始RX，開始TX，等等）到無(wú)線模塊。定時(shí)器3和定時(shí)器4是8位定時(shí)器，具有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器/PWM功能。它們有一個(gè)可編程的分頻器，一個(gè)8位的周期值，一個(gè)可編程的計(jì)數(shù)器通道，具有一個(gè)8位的比較值。每個(gè)計(jì)數(shù)器通道可以用作一個(gè)PWM輸出。睡眠定時(shí)器是一個(gè)超低功耗的定時(shí)器，計(jì)算32kHz晶振或32kHz RC振蕩器的周期。睡眠定時(shí)器在除了供電模式3的所有工作模式下不斷運(yùn)行。這一定時(shí)器的典型應(yīng)用是作為實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器，或作為一個(gè)喚醒定時(shí)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(zhuǎn)換可以使用高達(dá)八個(gè)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(nèi)部電壓、AVDD或是一個(gè)單端或差分外部信號(hào)。ADC還有一個(gè)溫度傳感輸入通道。ADC可以自動(dòng)執(zhí)行定期抽樣或轉(zhuǎn)換通道序列的程序。隨機(jī)數(shù)發(fā)生器使用一個(gè)16位來(lái)LFSR產(chǎn)生偽隨機(jī)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(jī)數(shù)可以用作產(chǎn)生隨機(jī)密鑰，用于安全。AES加密/解密內(nèi)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(jù)。這一內(nèi)核能夠支持IEEE MAC安全、ZigBee網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層要求的AES操作。 一個(gè)內(nèi)置的看門狗允許CC2530在固件掛起的情況下復(fù)位自身。當(dāng)看門狗定時(shí)器由軟件使能，它必須定期清除；否則，當(dāng)它超時(shí)就復(fù)位它就復(fù)位設(shè)備。或者它可以配置用作一個(gè)通用32kHz定時(shí)器。USART0和USART1每個(gè)被配置為一個(gè)SPI主/從或一個(gè)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(yīng)用。每個(gè)都有自己的高精度波特率發(fā)生器，因此可以使普通定時(shí)器空閑出來(lái)用作其他用途。 無(wú)線設(shè)備具有一個(gè)兼容無(wú)線收發(fā)器。內(nèi)核控制模擬無(wú)線模塊。另外，它提供了和無(wú)線設(shè)備之間的一個(gè)接口，這使得可以發(fā)出命令，讀取狀態(tài)，自動(dòng)操作和確定無(wú)線設(shè)備事件的順序。無(wú)線設(shè)備還包括一個(gè)數(shù)據(jù)包過(guò)濾和地址識(shí)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(jìn)行。如果在Linux 下或直接用源碼編寫，程序稍有不同，需要改動(dòng)。在Qt 中并沒(méi)有特定的串口控制類，大部分人使用的是第三方的qextserialport 類。可以在一下網(wǎng)站下載。在windows 下只需要使用其中的6 個(gè)文件： ， ， 。 串口操作流程 設(shè)置串口參數(shù)，在最后一個(gè)構(gòu)造函數(shù)里，我們可以進(jìn)行串口的初始化。如：波特率，