新聞中心

EEPW首頁 > 手機與無線通信 > 設(shè)計應(yīng)用 > LM3S9B96與CC2520平臺上的ZigBee組網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用

LM3S9B96與CC2520平臺上的ZigBee組網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用

作者: 時間:2012-02-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:是基于IEEE802.15.4的一種新興的短距離、低功耗、低成本和低速率的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理載體,如何實現(xiàn)眾多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的智能化接入成為關(guān)鍵問題之一。本文提出了+上無線通信節(jié)點的智能化設(shè)計,分析了無線與數(shù)據(jù)通信,并實現(xiàn)了智能泊車引導(dǎo)系統(tǒng)的。
關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò);;;;CC2530

引言
基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee短距離低速無線個域網(wǎng)(LR-WPAN)協(xié)議將低速率、低功耗、低成本作為主要研究目標(biāo),是目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要支撐協(xié)議之一。針對ZigBee無線短距離低功耗解決方案,雖然目前已經(jīng)有好幾家大半導(dǎo)體公司設(shè)計、生產(chǎn)了相應(yīng)的無線芯片并提供了對應(yīng)的支持協(xié)議棧,但是目前的ZigBee網(wǎng)絡(luò)多是采用性能較低、存儲容量較小的8/16位微控制器來實現(xiàn)的。然而,ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的中心控制節(jié)點往往要分析、處理網(wǎng)絡(luò)中通信的大量數(shù)據(jù),在一些對實時及高效率有嚴(yán)格要求的場合,有必要采用高性能的微處理器作為節(jié)點的數(shù)據(jù)處理單元。TI公司Stellaris MCU內(nèi)部擁有一個32位ARM Cortex-M3處理器核,ARM Cortex-M3核具有高速的處理速度且支持芯片廠商自己擴展豐富的外設(shè),比如網(wǎng)口、USB口、LCD等。同時,Stellaris系列微控制器包含了100多種可以向全球供貨的32位ARM核的MCU。本文選用基于32位ARM Cottex-M3核的微控制器作為無線芯片的微控制器單元構(gòu)成協(xié)調(diào)器節(jié)點,另將8051核的SoC CC2530芯片模塊作為終端采集節(jié)點。通過配置節(jié)點設(shè)備環(huán)境,實現(xiàn)了ZigBee協(xié)議下的終端數(shù)據(jù)采集及星型、樹型下的無線通信功能,驗證了不同規(guī)格的ZigBee無線模塊在同一協(xié)議棧環(huán)境下能夠正常通信,廠商提供的不同ZigBee設(shè)備可進行互操作。

1 ZigBee體系結(jié)構(gòu)
采用ZigBee標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),其具體應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中,硬件實體層主要由處理器模塊、無線通信模塊構(gòu)成,區(qū)別于協(xié)調(diào)器或路由器的全功能設(shè)備,作為精簡功能設(shè)備的終端節(jié)點一般還需再配上傳感器硬件模塊以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集;OSAL軟件功能模塊作為TIZ-Stack協(xié)議棧中的操作系統(tǒng)抽象層,統(tǒng)一管理協(xié)議棧的運行以及各種任務(wù)事件的響應(yīng);ZigBee協(xié)議棧運行于OSAL抽象系統(tǒng)之上,該協(xié)議棧是由層來量化表示其整個協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的,每一層負(fù)責(zé)完成所規(guī)定的任務(wù),并且向上層提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口及服務(wù);ZigBee技術(shù)體系結(jié)構(gòu)主要由物理(PHY)層、媒體訪問控制(MAC)層、ZigBee網(wǎng)絡(luò)(NWK)層以及應(yīng)用(APL)層構(gòu)成,其中物理層與媒體訪問控制層協(xié)議為IEEE 802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),網(wǎng)絡(luò)層由ZigBee技術(shù)聯(lián)盟制定,而應(yīng)用層的應(yīng)用則根據(jù)用戶自己的應(yīng)用需求進行開發(fā)利用。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/155236.htm

a.jpg


在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程中,考慮到LM3S9B96的優(yōu)良特性以及作為協(xié)調(diào)器對硬件節(jié)點的高性能要求,用該開發(fā)板來控制CC2520無線傳輸模塊,并把LM3S9B96+CC2520作為協(xié)調(diào)器節(jié)點,這也是TI公司提供的新的32位無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點方案。同時,將集成了一個8051核及射頻電路的CC2530無線模塊作為路由和終端節(jié)點,終端節(jié)點的傳感器則采用E18-D80NKDC-5V反射式接近開關(guān)傳感器,以此構(gòu)成ZigBee無線組網(wǎng)的硬件。在ZigBee協(xié)議棧選擇方面,CC2520及CC2530使用的是TI公司設(shè)計的符合ZigBee2007/PRO標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的ZigBee協(xié)議棧Z-Stack。Z-Stack是最新功能的協(xié)議棧產(chǎn)品,在互操作性、節(jié)點密度管理、數(shù)據(jù)負(fù)荷管理、頻率捷變等方面有重大進步,且具有支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和低功耗等特點。在應(yīng)用程序模塊中,通過E18-D80NKDC-5V反射式接近開關(guān)傳感器進行障礙物檢測,利用CC2530終端節(jié)點與LM3S9B96協(xié)調(diào)器進行ZigBee星型網(wǎng)通信,構(gòu)建了智能泊車引導(dǎo)系統(tǒng)。

2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)
2.1 硬件模塊介紹
TI公司的CC2520、CC2530芯片是符合ZigBee技術(shù)的具有高集成度的無線射頻收發(fā)器件,CC2520和CC2530芯片的PHY與MAC層協(xié)議符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn),模塊可工作在2 394~2 507 MHz的2.4 GHz ISM免費頻段。該頻段可提供16個物理通信信道,工作速率可達到250 kbps,碼片速率為2 Mchip/s。CC2520和CC2530無線芯片均是有著低功耗的特點,在接收數(shù)據(jù)幀時電流消耗僅為18.5 mA,其輸出功率編程可控,最大輸出功率可達5 dBm,此時電流消耗33.6 mA,支持IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)與ZigBee協(xié)議。芯片的RF電路部分還提供豐富的硬件功能支持,如封包處理、數(shù)據(jù)緩沖、爆發(fā)傳輸、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)驗證、空閑信道評估、鏈路質(zhì)量指示和封包時間信息,可大幅減輕主機控制器的作業(yè)負(fù)荷。
TI公司LM3S9B96微控制器內(nèi)含DMA、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)等功能模塊且提供以太網(wǎng)、CAN及USB口通信,又兼具高性能及超低功耗的特點,能為ZigBee應(yīng)用提供良好的硬件支持。無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的具體硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

b.jpg


2.2 無線通信節(jié)點平臺分析
通過了解IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)、ZigBee規(guī)范,并在此理論基礎(chǔ)上研究TI公司的標(biāo)準(zhǔn)ZigBee協(xié)議棧Z-Stack,對其底層驅(qū)動、協(xié)議棧的初始化以及事件機制進行了研究與分析。LM3S9B96+CC2520節(jié)點作為當(dāng)前較新的ZigBee節(jié)點平臺,基于任務(wù)調(diào)度機制,采用功能模塊化設(shè)計。

電容式接近開關(guān)相關(guān)文章:電容式接近開關(guān)原理

上一頁 1 2 3 下一頁

評論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉