基于CC2430的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
為了保證低噪聲功率放大器的靈敏度,3.3 V電源經(jīng)Richtek公司的超低噪聲,低靜態(tài)電流電源調(diào)整器RT919333PB調(diào)整后再送給UA2723,如圖5所示。本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/157511.htm
3 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)
3.1 ZigBee協(xié)議棧
ZigBee協(xié)議由一組子層構(gòu)成。每層為其上層提供一組特定的服務(wù);數(shù)據(jù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù);管理實(shí)體提供全部其他服務(wù)。每個(gè)服務(wù)實(shí)體通過一個(gè)服務(wù)接入點(diǎn)(SAP)為其上層提供服務(wù)接口,并且每個(gè)SAP提供一系列基本服務(wù)指令來完成相應(yīng)的功能。
ZigBee協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)包括:ZigBee應(yīng)用層、ZigBee網(wǎng)絡(luò)層、IEEE.802.15.4 MAC層和IEEE802.15.4 PHY層。IEEE.802.15.4 2003標(biāo)準(zhǔn)定義最下面的2層:物理層(PHY)和介質(zhì)接入控制層(MAC)。ZigBee聯(lián)盟提供了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層(APL)框架的設(shè)計(jì)。其中應(yīng)用層框架主要包括3部分:應(yīng)用支持子層(APS)、ZigBee設(shè)備對象(ZDO)和由制造商制定的應(yīng)用對象。
3.2 ZigBee信道分配
ZigBee的通信頻率在物理層規(guī)范,在不同的國家或區(qū)域ZigBee提供了不同的工作頻率范圍,其所使用的頻率范圍為2.4 GHz和816/915 MHz。因此,在ZigBee中定義2.4 GHz和816/915 MHz 2個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn),它們都基于直接序列擴(kuò)頻(DSSS)技術(shù)。
這里采用全球統(tǒng)一的2.4 GHz波段,無須申請ISM頻段,適合ZigBee設(shè)備推廣及降低生產(chǎn)成本。2.4 GHz物理層采用16相調(diào)制技術(shù),能夠提供250 kb/s的傳輸速率,提高數(shù)據(jù)吞吐量,縮短通信時(shí)延和數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)間,降低功耗。
3.3 網(wǎng)絡(luò)的建立與加入
ZigBee設(shè)備通過NLME-NETWORK-FORMATION.request原語來啟動(dòng)一個(gè)新網(wǎng)絡(luò)的建立過程。僅當(dāng)具有ZigBee協(xié)調(diào)器能力且當(dāng)前無與網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備,才可嘗試建立一個(gè)新網(wǎng)絡(luò)。如果此過程由其他設(shè)備開始,則網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體將終止該過程,并向其上層發(fā)出非法請求報(bào)告。
該步驟通過發(fā)出狀態(tài)參數(shù)為INVAUD_REQUEST的NLME-NETWORK-FORMATION.confirm原語來完成。只有當(dāng)設(shè)備為ZigBee協(xié)調(diào)器或路由器時(shí),才能試圖允許設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的連接??赏ㄟ^NLME-PERMIT-JOINING.request原語允許連接。
3.4 數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收
發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),首先按照協(xié)議中規(guī)定的幀形式構(gòu)建幀數(shù)據(jù)。幀數(shù)據(jù)包括幀頭和幀內(nèi)容。其中幀頭包括幀類型、源地址、目的地址、PAN、CLUSTERID等信息。幀構(gòu)建好后調(diào)用MAC層的原語MCPS-DATA.request,并將接收到的結(jié)果通過MCPS-DATA.confirm返回。在Z-Stack中,數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都必須通過應(yīng)用層調(diào)用。應(yīng)用層提供的Flash發(fā)送函數(shù),其程序如下:
為了接收數(shù)據(jù),設(shè)備必須打開其接收機(jī)。上層使用NLME-SYNC.request原語初始化設(shè)備,打開其接收機(jī),該原語將引起網(wǎng)絡(luò)層使用MLME-POLL.request原語對其父設(shè)備進(jìn)行輪詢。ZigBee協(xié)調(diào)器或路由器的網(wǎng)絡(luò)層必須在最大程度上保證任何時(shí)間接收機(jī)總是處于接收狀態(tài)。
網(wǎng)絡(luò)層使用NLDE-DATA.indication原語向其高層表明所接收到的數(shù)據(jù)幀。一旦接收到幀信息,網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體將會檢查幀控制域中安全子域的值。如果該值不為零,則網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體將把該幀傳送到安全服務(wù)提供單元,并根據(jù)所指定的安全標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行安全處理。
接收到Flash發(fā)送方式的數(shù)據(jù)后,網(wǎng)絡(luò)層會根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)計(jì)算小燈閃爍的數(shù)據(jù)間隔,其源函數(shù)程序如下:
4 結(jié)束語
將本文所設(shè)計(jì)的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用于軍用車載記錄儀,用來向基站傳送車的速度,油量,水溫,行駛路程等數(shù)據(jù)。經(jīng)測量,在距離基站292 m以內(nèi)的地方,數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確地傳送到基站,基本達(dá)到了預(yù)定設(shè)計(jì)目標(biāo)。
ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)簡單、開銷小、應(yīng)用范圍廣,適用于家庭自動(dòng)化、健康醫(yī)療服務(wù)、無線自動(dòng)讀表系統(tǒng)、智能小區(qū)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線工業(yè)控制、智慧型標(biāo)簽等領(lǐng)域。例如在精確農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)使用孤立的、無通信能力的機(jī)械設(shè)備,主要依靠人力檢測作物的生長狀況,而采用傳感器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)后,農(nóng)業(yè)將逐漸轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式,使用更多的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和遠(yuǎn)程控制的設(shè)備來耕種。
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