基于CC2530的Zigbee2007／PRO協(xié)議的無線溫濕度系統(tǒng)設計

摘要：設計了一種基于CC2530的Zigbee2007／PRO協(xié)議無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，以網狀網的組網方式有效解決現(xiàn)在市場上的各種問題，如檢測系統(tǒng)監(jiān)控范圍小，監(jiān)測節(jié)點數(shù)少等缺陷。該系統(tǒng)還具有自組織及自修復網絡的能力，在受干擾后可以動態(tài)切換到另一個信道工作。測試表明本系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對多個分散位置同時進行溫濕度測試，并具備實時監(jiān)控功能，不僅接收數(shù)據(jù)的準確率高，而且功耗低，具有很強的實用價值。
關鍵詞：CC2530；Zigbee2007／PRO；溫濕度監(jiān)控；無線傳感網絡；網狀網

當今計算機技術跟現(xiàn)代通信技術的進步與發(fā)展使得Zigbee技術日漸成熟，本系統(tǒng)組建了一個基于Zigbee2007／PRO協(xié)議的網狀網網絡，采用了新型低功耗的傳感設備進行溫濕度信息采集，對終端節(jié)點進行了設計使得終端節(jié)點可以自主發(fā)現(xiàn)和加入網絡并綁定，隨即將實時檢測到的溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給終端節(jié)點。無線傳感器網絡這一綜合了傳感器技術、信息處理技術和無線通信技術的新興交叉學科目前已廣泛應用于自動控制、環(huán)境監(jiān)測等領域。結合Zigbee2007／PRO協(xié)議的特點和當今市場對環(huán)境監(jiān)控的要求，設計了基于CC2530的Zigbee2007／PRO協(xié)議的無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，并通過實踐對系統(tǒng)中的關鍵部分進行了可行性分析。
TI／Chipcon公司在IEEE802．15．4標準和ZigBee聯(lián)盟所推出的ZigBee2006規(guī)范的基礎上，發(fā)布并認證了全功能的ZigBee 2006協(xié)議棧。該協(xié)議棧全用C語言編寫并向后兼容。由于Zigbee2006改進后仍然無法滿足需求，因此在Zigbee2006的基礎上又誕生了實用性更強的Zigbee20 07／PRO，但對現(xiàn)在的用戶來說只需要了解應用層函數(shù)以及如何合適調用這些函數(shù)即可搭建出具有穩(wěn)定性能和完善功能的Zigbee網絡了。

1 系統(tǒng)設計與分析
TI公司的推出的CC2530是第二代的Zigbee RF收發(fā)器，主要用于2．4 GHz的ISM頻段。其集成了1個高性能的RF收發(fā)器和1個優(yōu)化的低功耗的8051微控制器內核，具有優(yōu)秀的接收器靈敏度和優(yōu)越的抗干擾性。同時，CC2530可以配備TI的RemoT I，ZStack或SimpliciT I等專有或標
準兼容的網絡協(xié)議棧來簡化開發(fā)。Zigbee2007／PRO協(xié)議棧Zstack-2．3．0是新一代Zigbee芯片CC2520基于Zigbee2007協(xié)議規(guī)范開發(fā)的協(xié)議棧。Zigbee協(xié)議結構采用OSI七層模型。協(xié)議以IEEE802．15．4標準作為通訊基礎，定義了物理層(PHY)和媒體訪問控制層(MAC)的標準；ZigB ee聯(lián)盟則定義了ZigBee協(xié)議的網絡層(NWK)、應用層(APL)和安全服務規(guī)范，其結構如圖1所示。

Zigbee無線網絡可分為星狀網(Star Network)和網狀網兩種拓撲結構，如圖2(a)、圖2(b)所示。星狀網連接方式比較簡單，加上Zigbee收發(fā)器受限于本身的工作范圍，只能用于組建包含節(jié)點數(shù)比較少而且范圍相對也比較小的無線網絡；網狀網的結構能夠使得無線網絡范圍大大拓展開的同時也使得無線網絡中的節(jié)點數(shù)目大大增多，非常適用于位置分散，監(jiān)控節(jié)點需求量大監(jiān)控對象。本系統(tǒng)采用了網狀網結構，
主要分為：協(xié)調器節(jié)點(Coordinator)、路由器節(jié)點(Router)和終端傳感器節(jié)點。系統(tǒng)結構如圖3所示。