【正文】 飲水思源，師恩難忘，再次衷心感謝教育、指導(dǎo)我的老師們！ 羅淑琴。首先對劉老師致以最崇高的敬意和誠摯的感謝！是她引導(dǎo)、鼓勵我在一個嶄新的領(lǐng)域里進行了有意的探索，并幫助我克服了種種困難！劉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度、平易近人的作風(fēng)、強烈的創(chuàng)新意識、敏銳的洞察力、淵博的知識、開闊的眼界，一絲不茍的敬業(yè)精神都一直是我學(xué)習(xí)的榜樣，從劉老師那里我學(xué)到了許多有益的思想方法和寶貴的經(jīng)驗，并將終生影響我對學(xué)習(xí)、工作和生活的態(tài)度。本文作者創(chuàng)新點: 以 ZigBee 為通信的網(wǎng)絡(luò)并且融合樂RFID 射頻技術(shù)，它們結(jié)合起來構(gòu)建一個基于 ZigBee 協(xié)議棧通信原理并將RFID 技術(shù)應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)中。具有ZigBee 技術(shù)的無線射頻是系統(tǒng)能很好地解決其中一些主要難點，為 RFID 技術(shù)注入新的強大的活力。服務(wù)器可通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫中已存儲的進入網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)簽信息，對物體進行定位從而觸發(fā)相應(yīng)的事件，實現(xiàn)人與物、人與人的交互。有源標(biāo)簽有發(fā)送數(shù)據(jù)的自主權(quán)從而減輕了讀寫器的負(fù)擔(dān)，減少了讀寫器的個數(shù)，增大了讀寫器與標(biāo)簽的距離。具體的實現(xiàn)步驟是用戶在網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備上選擇識別按鈕，網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)把控制信息傳遞給讀寫器 MCU，初始化讀寫器為射頻識別狀態(tài)，讀寫器 MCU 通過 SPI 接口發(fā)出控制信息控制 ZigBee 芯片發(fā)送識別請求；在讀寫器處于射頻識別狀態(tài)時，ZigBee 芯片必須循環(huán)發(fā)送并接受信號，應(yīng)答器 ZigBee芯片接收識別信息，通過中斷告知應(yīng)答器 MCU，應(yīng)答器 MCU 控制應(yīng)答器ZigBee 芯片發(fā)送物品信息給讀寫器；讀寫器 ZigBee 芯片接收信息，讀寫器MCU 通過重點響應(yīng)，將接收到的信息返回給網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的中間件對數(shù)據(jù)進行加工，最終在屏幕上顯示相關(guān)信息。應(yīng)答器處于信息寫入狀態(tài)時，在讀寫器 ZigBee 芯片發(fā)出請求后，接收到應(yīng)答器的確認(rèn)幀，便可停止發(fā)送寫入請求。ZigBee 協(xié)議規(guī)定的確認(rèn)幀就是專門完成此項工作的。系統(tǒng)后端為網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備完成與讀寫器的通信、對讀寫器的控制以及與用戶的直接交互式的工作，通過網(wǎng)絡(luò)對從相連的讀寫器讀取數(shù)據(jù)，或相連的讀寫器發(fā)出的控制信息，做出適當(dāng)處理，包括對標(biāo)簽數(shù)據(jù)的匯聚、過濾以及計算，最終生成有效數(shù)據(jù)和圖片信息并友好地顯示給用戶 SPI 中斷 SPI 中斷 讀寫器圖(441) 基于 ZigBee 技術(shù)的 RFID 系統(tǒng)模型為了體現(xiàn) ZigBee 技術(shù)的低功耗優(yōu)勢，系統(tǒng)的 ZigBee 芯片采用冬眠、睡眠和空閑三個狀態(tài)轉(zhuǎn)換模式。由于 RFID 網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)嚴(yán)重的非對稱性，電子標(biāo)簽的功能非常低，標(biāo)簽之間無法正常互相通信，且在大多數(shù)情況下，標(biāo)簽是無源的，無法主動發(fā)送通信信號，所以只能通過反向散射方式與讀寫器進行通信。在網(wǎng)絡(luò)中啟動設(shè)備、路由器、協(xié)調(diào)器及終端設(shè)備，啟動后，設(shè)備根據(jù)自身的類型去建立或發(fā)現(xiàn)和加入網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)構(gòu)造好一個幀，并且在已經(jīng)準(zhǔn)備好傳輸該幀時，通過向 MAC 層發(fā)送 MCPS 原語請求發(fā)送網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，將該幀傳送到 MAC 數(shù)據(jù)服務(wù)單元，將通過 原語返回其傳送結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)層管理實體檢查 PAN 描述符，并且所查找的第一個信道為網(wǎng)絡(luò)最小編號是為了決定用于建立一個新網(wǎng)絡(luò)的最佳通道。啟動和配置網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)備是ZigBee 協(xié)調(diào)器 (FFD)，所以每個基站至少有一個 FFD。相應(yīng)的信息存儲在應(yīng)答器里面，當(dāng)通信的網(wǎng)絡(luò)建立后，閱讀器與應(yīng)答器通信，通過單片機實現(xiàn)對應(yīng)答器的信息管理和控制，并把結(jié)果上傳到上位機。 基于 ZigBee 技術(shù)的 RFID 系統(tǒng)原理用 RFID 射頻技術(shù)對目標(biāo)進行定位并采集信息，通過無線組網(wǎng) ZigBee 技術(shù)對定位目標(biāo)的信息進行快速上傳。有動態(tài)屬性和靜態(tài)屬性，動態(tài)屬性需要先由傳感器進行實時探測并動態(tài)記錄；2）識別設(shè)備完成對物體屬性的讀取，并將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式；3）通過網(wǎng)絡(luò)傳輸將物體的信息傳送到信息處理中心，以便完成對物體通信的相關(guān)計算； RFID 作為物聯(lián)網(wǎng)的感知層，其作用主要是采集數(shù)據(jù)，天線的作用非常重要。所以稱 RFID 技術(shù)是能夠讓物“開口說話”的一種技術(shù)。其發(fā)展趨勢是以簡單的RFID 系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、中間件技術(shù)等，建立一個由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無線移動的標(biāo)簽組成的，比 Inter 更為龐大的物聯(lián)網(wǎng)。RFID 技術(shù)則將他們整合為一個平臺，從此，整個世界的運轉(zhuǎn)就在其上面進行，其中包括社會管理、生產(chǎn)運行、經(jīng)濟管理甚至是個人生活?？傊梢园讶藗儚娜粘，嵤轮薪夥懦鰜?，實現(xiàn)家居生活自動化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化。在比如在燈泡中裝置 ZigBee 模塊，人們開燈就不需要走到墻壁開關(guān)處，直接通過遙控便可將電燈打開。對電視、電燈、空調(diào)、窗簾等設(shè)備裝載 ZigBee 模塊，用戶可以在家中或者通過家庭網(wǎng)關(guān)與電信網(wǎng)結(jié)合遠(yuǎn)程對其進行無線控制。 ZigBee 和 RFID 在物聯(lián)網(wǎng)中的主要應(yīng)用 ZigBee 技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用ZigBee 技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用主要有三個層次：1）傳感網(wǎng)絡(luò)，即以二維碼、傳感器、RFID 為主，實現(xiàn)對“物”的識別；2）傳輸網(wǎng)絡(luò)，即通過已有的互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)或者下一代互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的計算和傳輸；3）應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，即輸入輸出控制終端。 物聯(lián)網(wǎng)中 ZigBee 和 RFID 技術(shù)融合的好處 物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)是 RFID 技術(shù)，但其設(shè)備具有成本高、識別距離短、讀寫系統(tǒng)工作不靈活等缺點，而 ZigBee 雖然其設(shè)備的成本比較低，但其穿透性差卻是它的致命弱點。圖(322) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖基于 RFID 和 ZigBee 技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用研究作者：羅淑琴 第 11 頁 共 18 頁第 4 章 基于 ZigBee 和 RFID 在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸走向成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也迅速增加。網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議是由 ZigBee 聯(lián)盟制定，鏈路層和物理層標(biāo)準(zhǔn)的制定是由 IEEE 負(fù)責(zé)。 ZigBee 技術(shù)的優(yōu)點是：1 組網(wǎng)協(xié)議穩(wěn)定可靠；2 通訊速度快(能達(dá)到幾十到幾百 KPS)； 3 抗干擾跳頻速度快；其缺點是：1 穿透性能差(應(yīng)用于抄表的致命障礙)；2 同頻干擾設(shè)備多(wifi 、藍(lán)牙等 )； 基于 RFID 和 ZigBee 技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用研究作者：羅淑琴 第 9 頁 共 18 頁 ZigBee 的協(xié)議模型 ZigBee 的協(xié)議棧與其他常見的無線通信標(biāo)準(zhǔn)相比較， ZigBee 協(xié)議棧具有簡單而緊湊的特點，且對環(huán)境配置的要求不高，只要 8 bit 的處理器再配上 64 kbit RAM 和 4 kb it ROM 就可滿足其最低需求。同時由于 ZigBee 技術(shù)的通信范圍較小和低數(shù)據(jù)速率的特點，也決定了 ZigBee 技術(shù)適合承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)。 1 臺 Zigbee 設(shè)備可以連接多達(dá) 254 個同類的設(shè)備，此外，由于 Zigbee 具備低功耗和高鏈接數(shù)的特性，使其在感應(yīng)式網(wǎng)絡(luò) (Sensor Network)上的使用具有相當(dāng)大的優(yōu)勢， 例如作業(yè)溫度測量、保衛(wèi)防護的監(jiān)控、水電煤氣計量數(shù)據(jù)記錄等方面，廠商無需經(jīng)常布建供電網(wǎng)絡(luò)或更換電池便可方便地取得所需信息。ZigBee 具有強大的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能，它支持 3 鐘主要的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型。 ZigBee 的背景基于 RFID 和 ZigBee 技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用研究作者：羅淑琴 第 8 頁 共 18 頁 2022 年 8 月 ZigBee 聯(lián)盟成立，由美國摩托羅拉公司、英國 Invensys 公司、日本三菱電器公司以及荷蘭飛利浦半導(dǎo)體公司組成， 的 ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)于 2022 年 5 月獲得批準(zhǔn)。由于 ZigBee 技術(shù)的各種優(yōu)點，使其十分適合應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)上，ZigBee 網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)已有的網(wǎng)絡(luò) (如計算機網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng))進行互聯(lián)，來延伸 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的使用范圍，就成為了 ZigBee 技術(shù)推廣的關(guān)鍵。相對于常見的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，ZigBee 協(xié)議緊湊簡單，對實際處理器的性能要