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关于 ZIGBEE 技术
Zigbee 的由来
在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在
许多缺陷。对工业,家庭自动化控制和遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复
杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,而工业自动化对无线通信的需求越来
越强烈。正因此,经过人们长期努力,Zigbee 协议在 2003 年中通过后,于 2004
正式问世了。
Zigbee 是什么
Zigbee 是一个由可多到 65000 个无线数传模块组成的一个无线数传网络平
台,十分类似现有的移动通信的 CDMA 网或 GSM 网,每一个 Zigbee 网络数传
模块类似移动网络的一个基站,在整个网络范围内,它们之间可以进行相互通
信;每个网络节点间的距离可以从标准的 75 米,到扩展后的几百米,甚至几公
里;另外整个 Zigbee 网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如,你可以
通过互联网在北京监控云南某地的一个 Zigbee 控制网络。
不同的是,Zigbee 网络主要是为自动化控制数据传输而建立,而移动通信
网主要是为语音通信而建立;每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上,
而每个 Zigbee“基站”却不到 1000 元人民币;每个 Zigbee 网络节点不仅本身可以
与监控对对象,例如传感器连接直接进行数据采集和监控,它还可以自动中转
别的网络节点传过来的数据资料; 除此之外,每一个 Zigbee 网络节点(FFD)还
可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点
(RFD)无线连接。
每个 Zigbee 网络节点(FFD 和 RFD)可以可支持多到 31 个的传感器和受
控设备,每一个传感器和受控设备终可以有 8 种不同的接口方式。可以采集和
传输数字量和模拟量。
Zigbee 技术的应用领域
Zigbee 技术的目标就是针对工业,家庭自动化,遥测遥控,汽车自动化、
农业自动化和医疗护理等,例如灯光自动化控制,传感器的无线数据采集和监控,
油田,电力,矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目
标例如城市中的车辆进行定位.
通常,符合如下条件之一的应用,就可以考虑采用 Zigbee 技术做无线传输:
1.需要数据采集或监控的网点多;
2.要求传输的数据量不大,而要求设备成本低;
3.要求数据传输可性高,安全性高;
4.设备体积很小,不便放置较大的充电电池或者电源模块;
5.电池供电;
6.地形复杂,监测点多,需要较大的网络覆盖;
7.现有移动网络的覆盖盲区;
8.使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。
9.使用 GPS 效果差,或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。
Zigbee 技术的特点
省电:两节五号电池支持长达 6 个月到 2 年左右的使用时间。
可靠:采用了碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用
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时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突;节点模块之间具有自动动态组网的功
能,信息在整个 Zigbee 网络中通过自动路由的方式进行传输,从而保证了信息
传输的可靠性。
时延短:针对时延敏感的应用做了优化,通信时延和从休眠状态激活的时
延都非常短。
网络容量大:可支持达 65000 个节点。
安全:ZigBee 提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用通用的
AES-128。
高保密性:64 位出厂编号和支持 AES-128 加密。
Zigbee 的发展前景
Zigbee 技术和 RFID 技术在 2004 年就被列为当今世界发展最快,市场前景
最广阔的十大最新技术中的两个。关于这方面的报道,你只需在百度,或
GOOGLE 搜索栏中键入“Zigbee”,你就会看到大量的有关报道。总之,今后若干
年,都将是 Zigbee 技术飞速发展的时期。
Zigbee 技术在我国的应用情况
尽管,国内不少人已经开始关注 Zigbee 这们新技术,而且也有不少单位开
始涉足 Zigbee 技术的开发工作,然而,由于 Zigbee 本身是一种新的系统集成技
术,应用软件的开发必须和网络传输,射频技术和底层软硬件控制技术结合在
一起。因而深入理解这个来自国外的新技术,再组织一个在这几个方面都有丰
富经验的配套的队伍,本身就不是一件容易的事情,因而,到目前为止,国内
目前除了成都西谷曙光数字技术有限公司,真正将 Zigbee 技术开发成产品,并
成功地用于解决几个领域的实际生产问题而外,尚未见到其它报道。
Zigbee 和现有移动网(GPRS,CDMA-1X)的比较
1.无网络使用费:使用移动网需要长期支付网络使用费,而且是按节点
终端的数量计算的,而 Zigbee 没有这笔费用;
2.设备投入低:使用移动网需要购买移动终端设备,每个终端的价格在
人民币 1000 元上下,而使用 Zigbee 网络,不仅 Zigbee 网络节点模块(相当于
基站)费用每只人民币不到 1000 元,而且,主要使用的网络子节点(相当于手
机)的价格还要低得多;
3.通信更可靠:由于现有移动网主要是为手机通信而设计的,尽管
CDMA-1X 和 GPRS 可以进行数据通信,但实践发现,不仅通信数率比设计速
率低很多,而且数据通信的可靠信也存在一定的问题。而 Zigbee 网络则是专门
为控制数据的传输而设计的,因而控制数据的传输具有相当的保证。
&&& 4.高度的灵活性和低成本:首先,通过使用覆盖距离不同 ,功能不同的
Zigbee 网络节点,以及其它非 Zigbee 系统的低成本的无线收发模块,建立起一
个 Zigbee 局部自动化控制网,(这个网络可以是星型,树状,网状及其共同组
成的复合网结构)再通过互联网或移动网与远端的计算机相连,从而实现低成
本,高效率的工业自动化遥测遥控;
5.比起现有的移动网来,尽管 Zigbee 仅仅只是一个局域网,覆盖区域有
限,但它却可以与现有的移动网,互联网和其它通信网络相连接,将许多
Zigbee 局域网相互连成为一个整体。有效的解决移动网的盲区覆盖问题:我们
知道,现有移动网络在许多地方存在盲区,特别是铁路,公路,油田,矿山等
野外,更是如此。而增加一个移动基站或直放站的费用是相当可观的,此时使
用 Zigbee 网络进行盲区覆盖不仅经济有效,而且往往是现在唯一可行手段。
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Zigbee 与现有数传电台的比较
1.可靠性高:由于 Zigbee 模块的集成度远比一般数传电台高,分离元器
件少,因而可靠性更高;
2.使用方便安全:因为集成度高,比起一般数传电台来,Zigbee 收法模
块体积可以做得很小,而且功耗低,例如成都西谷公司远距离传输模块(2-5 公
里),最大发射电流比一个 CDMA 手机还要小许多,因而很容易集成或直接安
放在到设备之中,不仅使用方便,而且在户外使用时,不容易受到破坏;
3.抗干扰力强,保密性好,误码率低:Zigbee 收发模块使用的是 2.4G 直
序扩频技术,比起一般 FSK, ASK 和跳频的数传电台来,具有更好的抗干扰能
力,和更远的传输距离;参阅我们网站中有关 CDMA 直序扩频技术的优越性讨
论,和 Cypress 公司有关实验报道。
4.免费频段:Zigbee 使用的是免费频段,而许多数传电台所使用的频段
不仅需要申请,而且每年都需要向国家无委会交纳相当的频率使用费。
5.价格低: Zigbee 数传模块的价格只有具有类似功能的数传电台的几分
之一;(2.4G,250kps,3-5 公里距离 DSSS 数传模块每只不到 200 元人民币)
提供低成本,高可靠性的无线数传互联网平台(包括软件和硬件),以及相
关技术支持,以满足不同客户的具体需要,就是我们的服务宗旨。
学习 Zstack 之 1
Zstack 情况:
本人采用的是 TI 的 Zstack1.4.3 协议,据说这个需要 IAR7.30B 及以上版本,
而目前市面上又没有破解,所以用的人很少,这也是我的机会!呵呵!(傻笑
有点多,关键是 WORD 里没有表情符号,不能正常表达我此时的心情!)
正式开始:
开始之前在说一句:从 TI 网站上下载的 Zstack 的方法就不介绍了。否则
就是从-1 开始了而不是从 0 开始了-----------------我是这么觉得的!
第一步:安装 Zstack
从 TI 官方网站上下载的 Zstack 为:swrc072c.zip,我想这个压缩包大家都
认识。解压之后为:ZStack-CC2430-1.4.3.exe 文件。这个安装文件大家都会了。
默 认 安 装 路 径 为 : C:\Texas Instruments\ZStack-1.4.3 。 安 装 之 后 在 C:\Texas
Instruments\ZStack-1.4.3 目 录 下 有 各 PDF 文 档 为 : Getting Started Guide
CC2430.pdf,不用多说,这个肯定是要看的。既然把它放到这么前面,说明它
是入门中的入门文档。下面就简单介绍下这个文档:
1、介绍了安装 ZStack-CC2430-1.4.3.exe 需要的硬件软件条件:需要电脑、操作
系统为 Windows 2000 或 Windows XP。至于更高或更低版本的本人没有尝试。
2、讲了安装流程。这个有点多余了,这年月哪个有电脑的没有安装上百上千次
的软件啊?但是需要强调的是安装路径----默认就好!
3、接下来就是让我们看的第一个文档为:
Start->Programs->Texas Instruments->ZStack-1.4.3->Z-Stack User’s Guide,
既然让我看我就来看看这个文档!!
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第二步:Z-Stack 用户指导
这个文档的更新时间为:2007 年 12 月 21 日----应该还是比较新的版本。由
于本人英文的却有限,就不翻译了,浏览一遍,把大概意思说下就可以了:
1、介绍
1.1、适用范围
本文档适用于 CC2430ZigBee 开发板----CC2430ZDK。
2、产品包描述(TI 提供的 CC2430ZDK 工具包)
2.1、安装包内容
这个就是上面提到的的 ZStack-CC2430-1.4.3.exe 安装之后的所有内容了。说白
了就是包含 Zstack 开发所需要的所有软件和文档资料等。
2.2、开发板介绍
两块 SmartRF04EB 评估版,每个都可以用于 CC2430EM 评估模块。如图 1-1 所
示:
&
Figure 1: Chipcon SmartRF04EB Evaluation Board with CC2430EM
5 块 CC2430DB 评估板,如图 1-2 所示:
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&
Figure 2: Chipcon CC2430DB Development Board
10 个 SOC_BB 评估板,每个都可以用于 CC2430EM 或 CC2431EM。如图 1-3 所
示:
&
Figure 3: Chipcon SOC_BB Battery Board
2.3、电缆
也就是包含开发包所需要的电缆,如 RS232 串口线,USB 线等等附属配件。
3、安装配置
3.1、主机配置
一台个人计算机----也就是电脑哈。我想玩嵌入式的应该都有,而现今不过时的
配置就可以:下面是最低配置
.NET 1.1 架构
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