【導讀】DSP開發(fā)板，CCS開發(fā)環(huán)境、MATLAB、PROTEL99軟件等；確定ZigBee通信模塊的結構設計總體原則;進行ZigBee通信模塊的統(tǒng)結構規(guī)范計算;繪制ZigBee通信模塊的電路框圖、程序流程圖等；1．電子技術基礎高等教育出版社1998。Zigbee是一種新興的短距離，低速率無線網絡技術。它有自己的無線標準，是通過數千個微小的傳感器之間相互協(xié)調來實。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數從一傳感。器傳到另一個傳感器，所以通信效率非常高。建筑自動化，自動儀表讀取，工業(yè)自動化，冷凍管理和貨柜防護。這些應用讓企業(yè)節(jié)。道路及橋梁等公用基建的損耗，避免設施損壞甚至人員傷亡。特定的服務;一個數據實體提供數據傳輸服務；一個管理實體提供全部其他服務。基本服務指令完成相應的功能。

　　

【正文】 發(fā)之前，它要加上最新的連接成本，然后更新 RREQ 數據包中的成本值。這樣，沿著所有它通過的連接， RREQ 數據包攜帶著連接成本的總和。這個過程一直持續(xù)到 RREQ 數據包到達目標設備。通過不同的路由器 ，許多 RREQ 副本都將到達目標設備。目標設備選擇最好的 RREQ 數據包，然后發(fā)回一個路徑答復數據包 (a Route Reply)RREP給源設備。 RREP 數據包是一個單點發(fā)送數據包，它沿著中間節(jié)點的相反路徑傳送直到它到達原來發(fā)送請求的節(jié)點為止。一旦一條路徑被創(chuàng)建，數據包就可以發(fā)送了。當一個結點與它的下一級相鄰節(jié)點失去了連接 (當它發(fā)送數據時，沒有收到 MAC ACK)，該節(jié)點向所有等待接收它的 RREQ 數據包的節(jié)點發(fā)送一個 RERR 數據包，將它的路徑設為無效。各個結點根據收到的數據包 RREQ、 RREP 或者 RERR 來更 新它的路由表。 江蘇科技大學 本科畢業(yè)設計（論文） 18 路徑保持維護 網狀網提供路徑維護和網絡自愈功能。中間節(jié)點沿著連接跟蹤傳送失敗，如果一個連接被認定是壞鏈，那么上游節(jié)點將針對所有使用這條連接的路徑啟動路徑修復 節(jié)點發(fā)起重新發(fā)現直到下一次數據包到達該節(jié)點，標志路徑修復完成。如果不能夠啟動路徑發(fā)現或者由于某種原因失敗了，節(jié)點則向數據包的源節(jié)點發(fā)送一個路徑錯誤包(RERR)，它將負責啟動新路徑的發(fā)現。這兩種方法，路徑都自動重建。 路徑期滿 路由表為已經建立連接路徑的節(jié)點維護路徑記錄。如果在一定的時間周期內，沒有數據通過沿著這條 路徑發(fā)送，這條路徑將被表示為期滿。期滿的路徑一直保留到它所占用的空間要被使用為止。這樣，路徑在絕對不使用之前不會被刪除掉的。在配置文件 文件中配置自動路徑期滿時間。設置ROUTE_EXPIRY_TIME 為期滿時間，單位為秒。如果設置為 0，則表示關閉自動期滿功能 。 表存儲 路由功能需要路由器保持維護一些表格。 路由表 每一個路由器包括協(xié)調器都包含一個路由表。設備在路由表中保存數據包參與路由所需的信息。每一條路由表記錄都包含有目的地址，下一級節(jié)點和連接狀態(tài)。所有的數據包都通過相鄰的一級節(jié)點發(fā)送到目的地址。同樣，為了回收路由表空間，可以終止路由表中的那些已經無用的路徑記錄。 路由表的容量表明一個設備路由表擁有一個自由路由表記錄或者說它已經有一個與目標地址相關的路由表記錄。在文件 ―‖文件中配置路由表的大小。將 MAX_RTG_ENTRIES 設置為表的大小 (不能小于 4)。 路徑發(fā)現表 路由器設備致力于路徑發(fā)現，保持維護路徑發(fā)現表。這個表用來保存路徑發(fā)現過程中的臨時信息。這些記錄只在路徑發(fā)現操作期間存在。一旦某個記錄到期，則它可江蘇科技大學 本科畢業(yè)設計（論文） 19 以被另一個 路徑發(fā)現使用。這個值決定了在一個網絡中，可以同時并發(fā)執(zhí)行的路徑發(fā)現的最大個數。這個可以在 文件中配置 MAX_ RREQ_ENTRIES。 路徑設置快速參考 如表 21。 表 21 路由表設置參考 安全 概述 AES/CCM 安全算法是 ZigBee 聯盟以外的研究人員發(fā)明的，并且廣泛應用于其他通訊協(xié)議之中。 ZigBee 提供如下的安全特性： ? 構造安全 (Infrastructure security) ? 網絡訪問控制 (Network aCCess control) ? 應用數據安全 設置路由表大小 MAX_RTG_ENTRIES，這個值不能小于 4 (文件 ) 設置路徑期滿時間 ROUTE_EXPIRY_TIME，單位秒。設置為零則關閉路徑期滿 ( 文件 ) 設置路徑發(fā)現表大小 MAX_RREQ_ENTRIES，網絡中可以同時執(zhí)行的路徑發(fā)現操作的個數 江蘇科技大學 本科畢業(yè)設計（論文） 20 配置 為了擁有一個安全的網絡，首先所有的設備鏡像的創(chuàng)建，必須將預處理標志位SECURE 都置為 1。在文件 ―‖文件中可以找到。 接下來，必 須選擇一個默認的密碼。這個可以通過 ―‖文件中的DEFAULT_KEY 來設置。理論上，這個值設置為一個隨機的 128 位數據。 這個默認的密碼可以預先配置到網絡上的每個設備或者只配置到協(xié)調器上，然后分發(fā)給假如網絡的所有設備。這個可以通過文件 ―‖文件的gPreConfigKeys 選項來配置。如果這個值為真，那么默認的密碼將被預先配置到每一個網絡設備上。如果這個值為假，那么默認的密碼只需配置到協(xié)調器設備當中。注意，在以后的場合，這個密碼將被分發(fā)到每一個加入網絡當中的 設備。因此，加入網絡期間成為 ―瞬間的弱點 ‖，競爭對手可以通過偵聽獲取密碼，從而降低了網絡的安全性能 [2]。 網絡訪問控制 在一個安全的網絡中，當一個設備加入網絡時會被告知一個信任中心 (協(xié)調器 )。協(xié)調器擁有允許設備保留在網絡或者拒絕網絡訪問這個設備的選擇權。 信任中心可以通過任何邏輯方法決定一個設備是否允許進入這個網絡中。其中一種就是信任中心只允許一個設備在很短的窗口時間加入網絡。這個時可能的，舉例說明，如果一個信任中心設備有一個 ―push‖按鍵。當按鍵按下，在這個很短的時間窗口中，它允許任何設備加 入網絡。否則所有的加入請求都將被拒絕。以他們的 IEEE 地址為基礎，一個秒級的時間段將被配置在信任中心用來接收或者拒絕設備。這種類型的策略可以通過修改 模塊中的 ZDSecMgrDeviceValidate()函數來實現。 更新密碼 信任中心可以根據自己的判斷更新通用網絡密碼。應用程序開發(fā)人員修改網絡密碼更新策略。默認信任中心執(zhí)行能夠用來符合開發(fā)人員的指定策略。一個樣例策略將江蘇科技大學 本科畢業(yè)設計（論文） 21 按照一定的間隔周期更新網絡密碼。另外一種將根據用戶輸入來更新網絡密碼。―ZDSecMgrUpdateNwkKey‖允許信任中心向網絡中的所有設備廣播新的網絡密碼，此時，新的網絡密碼將被作為替代密碼保存在所有網絡設備中。一旦信任中心調用 ―ZDSecMgrSwitchNwkKey‖，一個全網范圍的廣播將觸發(fā)所有的網絡設備使用替代密碼。 快速參考 如表 22。 表 22 網絡安全快速參考 使能安全 SECURE = 1() 使能預配置網絡密碼 gPreConfigKeys=TRUE() 設置預配置網絡密碼 defautlKey= {KEY}() 使能 /禁止信任中心的加入許可功能 調用函數ZDSecMgrPermitJoining()() 加入期 間特 定設 備批準 (Specific device validation during joining) ZDSecMgrDeviceValidate() 本章小結 本章節(jié)主要介紹了 TI 公司的 zigbee 協(xié)議，重點講述了 zigbee 協(xié)議中設計的一些關鍵術語，如設備類型，路由，尋址等，這些術語的詳細解釋對于開發(fā)者更深入的了解 zigbee 協(xié)議標準有很大的 意義。其實作為 zigbee 無線通信網絡的開發(fā)者，只需了解 zigbee 中一些關鍵的問題，就可以輕而易舉的完成開發(fā)工作，而不需要太多江蘇科技大學 本科畢業(yè)設計（論文） 22 了解協(xié)議的具體實現細節(jié)。 Zigbee 協(xié)議總體而言并不復雜，只需開發(fā)者用心的專注于應用層與驅動測層的開發(fā)，并且協(xié)議棧有很多現成的模板可以用。 江蘇科技大學 本科畢業(yè)設計（論文） 23 第三章 zigbee 開發(fā)平臺 zigbee 軟件開發(fā)平臺 IAR Embedded workbench 是一套開發(fā)工具，用于對匯編， c 或 c++編寫的而嵌入式應用程序進行編譯和調試。 IAR Embedded workbench 是 一套高度精密且使用方便的嵌入式應用開發(fā)工具。該集成開發(fā)環(huán)境 包含了 Iar 的 c/c++編譯器。通過其內置的針對不同芯片的的代碼優(yōu)化器， Iar embeddedworkbench 可以為 arm 芯片 生成高效和可靠的 flash/prommable 代碼 [2]。 。 圖 就是 Iar 開發(fā)環(huán)境的打開界面。 圖 Iar 開發(fā)環(huán)境初始界面 zigbee 硬件開發(fā)平臺 CC2530 芯片介紹 CC2530 整合了業(yè)界領先的 江蘇科技大學 本科畢業(yè)設計（論文） 24 CC2520 以 及工業(yè)標準的增強性 8051 mcu 的卓越性能，還包括了 8kB 的 sram，大容量 flash 以及許多其他的強大特性。 CC2530 芯片上系統(tǒng) （ soc） 是高度集成的解決方案，僅需要很少的外置元件，且所選用元件均為低成本型，可支持快速，廉價的 zigbee 節(jié)點的構建。 CC2530芯片系統(tǒng)保持了 CC2520 所包含的作 射頻性能，包括了超低功耗、高靈敏度，出眾的抗噪聲及抗干擾性能，所集成的 mcu 為強大的 8 位，單周期 8051 微控制器核心（其典型性能可達到標準的 8 倍）。另外， CC2530 還包括了許多強大的外設資源，如 dma、定時 /計數器、看門狗定時器 （ watchdog timer） ,aes128 協(xié)處理器， 814 位 adc，usart，睡眠定時器，上電復位電路，掉電檢測電路以及 21 個可編程 I/O 引腳 [2]。CC2530 芯片上系統(tǒng)功能模塊結構如圖 所示。 CC2530 芯片具有如下特性： ? 高性能和低功耗的 8051 微控制器核 ? 集成符合 IEEE 標準的 的 RF 無線電收發(fā)機 ? 優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性 ? 在休眠模式時僅 的流耗，外部的中斷或 RTC 能喚醒系統(tǒng)，在待機模式時少于 的流耗， 外部中斷能喚醒系統(tǒng)。 ? 硬件支持 CSMA/CA 功能 ? 較寬的電壓范圍 （ ） ? 數字化 RSSI/LQI 支持和強大的 DMA 功能 ? 具有電池檢測和溫度感測功能 ? 集成了 14 位的模 /數轉換的 adc ? 集成 AES 安全協(xié)處理器 ? 帶有 2 個強大支持機組協(xié)議的 USART，以及一個符合 規(guī)范的江蘇科技大學 本科畢業(yè)設計（論文） 25 MAC 計時器，一個常規(guī)的 16 位計時器和 2 個 8 位計時器； ? 強大和靈活的開發(fā)工具 開發(fā)板原理 Zigbee 開發(fā)板有兩塊板組成，射頻板和應用板，下面我們分別介紹 ： (1) 射頻板原理 射頻板主要包含了 CC2530 芯片，射頻天線，和與應用板的接口。原理圖如圖。 (2) 用戶板原理 用戶板包含了許多模塊，有 led 顯示， JTAG 調試，鍵盤電路等。 led 顯示電路如圖 ， led 顯示電路包含了 4 個發(fā)光二極管。用于板級應用。 圖 CC2530 片上系統(tǒng)的功能模塊 江蘇科技大學 本科畢業(yè)設計（論文） 26 （ 3） JTAG 調試電路，如圖 。 （ 4） 鍵盤電路，鍵盤電路有 4 個按鍵，對應于不同的應用。如圖 。 小結 本章我們主要是大概說明了一下開發(fā)網絡用到的軟件平臺和硬件平臺。軟件平臺用的 IAR Embedded for 8051，硬件平臺用得是我們 自己做的開發(fā)板，包含了兩塊板子，一個是射頻板，一個是用戶板，用戶板的應用很簡單，關鍵是我們該如何通過這些簡單應用來建立 zigbee 網絡。在下一節(jié)具體討論 zigbee 網絡的應用生成。 GND1GND2GND3GND4P 155P 146P 137P 128P 119DVDD210P 1011P 0712P 0613P 0514P 0415P 0316P 0217P 0118P 0019R E S E T _ N20AVDD521X O S C _ Q 122X O S C _ Q 223AVDD324R F _P25R F _N26AVDD227AVDD128AVDD429R B I A S30AVDD631P 24 / X O S C 3 2K _ Q 132P 23 / X O S C 3 2K _ Q 233P 2234P 2135P 2036P 1737P 1638DVDD139D C O U P L400U1C C 2 53 0C 3 911uC 1 011 00 nC 2 111 00 nC 2 411 00 nC 2 711 00 nC 2 722 20C 3 111 00 nC 2 511 8pC 2 611 8pC 2 621 p0C 2 521 p0C 2 53C 2 542 p2C 2 55C 2 31 2 7 pC 2 212 7pC 3 311 5pC 3 211 5pC12 u2C 4 011 uFL11 02L 25 1 L 25 22 n2L 26 12 n2GND GND GND GND GND GND GNDGNDVDDP 0. 0P 0. 1P 0. 2