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ZigBee简介和使用IAR学习ZigBee技术搭建平台详解

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近年来,由于无线接入技术的需求日益增大,无线通信和无线网络均呈现出指数增加的趋势。这有力的推动力无线通信向高速通信方向的发展。工业、农业、车载电子系统、家用网络、医疗传感器和伺服执行机构等都是无线通信应用的领域。中国大力推广的物联网也是 zigbee 应用的主战场,物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。如果你想在物联网上有所作为,那现在就开启Zigbee 学习的大门吧。

本套教程特点与创作目的:理论与实践相结合,以大量实例为基础,实际应用为出发点,并结合一个完整的项目,带领大家快速掌握 zigbee。纵观市场上的 cc2530 的开发板,大部分使用 TI 提供的参考设计,讲解一下ZStack 例程,其实制作这样的开发板最容易;他们使用 TI 提供的 PCB 制板就完成的开发板的设计,没什么含金量。离实际开发还远着呢,比如:五向按键、黑白屏、一大堆短路帽。看看市场上产品谁用五向按键,黑白屏驱动也使用 TI 的,但市场上的这种屏大部分是翻新的。而且调试不能所见即所得,严重降低开发进度,能真正用到产品上吗?本公司也从事 zigbee 产品的开发,实际工作也需要开发板,基于上述情况研究出一套实战型开发板,经过深入研究 cc2530 的电路,裁剪掉一些华而不实的东西,改进原电路方便调试开发,直接就可在上面开发产品,省去自己研究电路、裁剪软硬件,大大降低了开发难度,提高开发效率。特拿出与之分享,共同推动 zigbee 的发展。开发板所有例程、项目全部源码全免费提供,毫无保留。不像有些开发板,看上错、说的都很美,等到实际应用时才知道,原来关键代码被删除了,最后还是自己花大量时间去研究。我们每个例程都经过精心排版,在关键代码处添加注释。并给出实验模型与实验结果,图文并茂,学习实验时更易理解、掌握。内容涵盖了从编译环境配置到基础实验、组网演练、项目实战以及 TI协议栈工具的应用介绍。并提供 android 例程,使手机与 zigbee 相结合,如果你是一个软件爱好者,在我们提供的项目中你可以接触多种编程方法,VC、Android、Modbus 协议、socket、zigbee协议、zigbee 组网通讯等编程,实际工作中也就是从事我们项目中的一种或多种编程,如果完全掌握些项目,将为实际开发打下坚实的基础,更容易开发出自己的产品。

1.zigbee简介近年来,由于无线接入技术的需求日益增大,无线通信和无线网络均呈现出指数增加的趋势。这有力的推动力无线通信向高速通信方向的发展。然而,工业、农业、车载电子系统、家用网络、医疗传感器和伺服执行机构等都是无线通信还未涉足或者刚刚涉足的领域。这些领域对数据吞吐量的要求很低,功率消耗也比现有标准提供的功率消耗低。此外,为了促使简单方便的、可以随意使用的无线装置大量涌现,需要在未来的个人活动空间内布置大量的无线接入点,因而低廉的价格将起到关键的作用。为了降低元器件的价格,以便于这些装置批量生产,有必要发展出一个标准的解决方案。这个标准要解决的问题是,设计一个维持最小流量的通信链路和低复杂度的无线收发信机;要考虑的核心问题是低功耗和低价格的设计。这就要求该标准应提供低带宽低数据传输速率的应用。





安全: ZigBee 提供了数据完整性检查和鉴权功能,采用 AES-128 加密算法(美国新加密算法,是
目前最好的文本加密算法之一)
有效范围小:有效覆盖范围 10~75 米,具体依据实际发射功率大小和各种不同的应用模式而定
工作频段灵活:使用频段为 2.4GHz、868MHz(欧洲)和 915MHz(美国),均为免
执照(免费)的频段
传输可靠:采用碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的业务预留专用时隙。


4.ZigBee 无线网络通信信道分析
天线对于无线通信系统来说至关重要,在日常生活中可以看到各式各样的天线,如手机天、电视接收天线等,天线的主要功能可以概括为:完成无线电波的发射与接收。发射时,把高频电流转换为电磁波发射出去;接收时,将电磁波转换为高频电流。

如何区分不同的电波呢?
一般情况,不同的电波具有不同的频谱,无线通信系统的频谱有几十兆赫兹到几千兆赫兹,包括了收音机、手机、卫星电视等使用的波段,这些电波都使用空气作为传输介质来传播,为了防止不同的应用之间相互干扰,就需要对无线通信系统的通信信道进行必要的管理。各个国家都有自己的无线管理结构,如美国的联邦通信委员会(FCC)、欧洲的典型标准委员会(ETSI)。我国的无线电管理机构为中国无线电管理委员会,其主要职责是负责无线电频率的划分、分配与指配、卫星轨道位置协调和管理、无线电监测、检测、干扰查处,协调处理电磁干扰事宜和维护空中电波秩序等。

一般情况,使用某一特定的频段需要得到无限电管理部门的许可,当然,各国的无线电管理部门也规定了一部分频段是对公众开放的,不需要许可使用,以满足不同的应用需求,这些频段包括 ISM(Industrial、Scientific and Medical——工业、科学和医疗)频带。除了 ISM 频带外,在我国,低于 135KHz,在北美、日本等地,低于 400KHz 的频带也是免费频段。各国对无线电频谱的管理不仅规定了 ISM 频带的频率,同时也规定了在这些频带上所使用的发射功率,在项目开发过程中,需要查阅相关的手册,如我国信息产业部发布的《微功率(短距离)无线电设备管理规定》。

IEEE 802.15.4(ZigBee)工作在 ISM 频带,定义了两个频段,2.4GHz 频段、
896/915MHz 频带。在 IEEE 802.15.4 中共规定了 27 个信道:
在 2.4GHz 频段,共有 16 个信道,信道通信速率为 250kbps;
在 915MHz 频段,共有 10 个信道,信道通信速率为 40kbps;
在 896MHz 频段,有 1 个信道,信道通信速率为 20kbps。

5.ZigBee的网络拓扑模型
ZigBee 网络拓扑结构主要有星形网络和网型网络。不同的网络拓扑对应于不同的应用领域,在 ZigBee 无线网络中,不同的网络拓扑结构对网络节点的配置也不同,网络节点的类型:协调器、路由器和终端节点,具体配置根据需要决定,具体内容会在后面章节中进行讲解,在此,读者只需要对网络拓扑结构有个概念性的认识即可。



MESH 网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能,网络可以通过多级跳的方式来通信;该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络;网络还具备自组织、自愈功能。



使用IAR学习ZigBee技术搭建平台的方法



2.1 实验介绍与准备工作
实验目的
1) 掌握 Zigbee 开发平台的构建。
2) 掌握软件与设备驱动的安装。
3) 学会使用 IAR 开发环境。
实验设备
1) 硬件:PC 机一台
2) ZB2530(底板、核心板、仿真器、USB 线) 一套
3) 软件:2000/XP/win7 系统,Zigbee 开发软件包

准备工作
进入 Zigbee 开发软件下《在光盘 zigbee 开发板\开发工具》解压开发平台安装所需的软件,选中所有压缩包,右键选择“解压到当前文件夹”。我们只用高效的方法,如果安装一个软件再解压一个,那是浪费时间,尽量教大家使用实用、高效的方法。以公司真实开发环境为基础,并介绍软件开发中常用的软件,如果:UltraEdit、Source Insight 3.5、Beyond Compare、VC 助手等等,使用这些软件会大大提高开发效率,我们只希望带大家走进真实的开发中。一般教程和培训班是不会告诉你的。此章实验大家只需掌握搭建开发环境,至于软件具体的使用方法会在以后实验中详解,此章大概看看软件预览图安装即可。解压软件具体操作看下图:

嵌入式 IAR Embedded Workbench IDE 提供一个框架,任何可用的工具都可以完整地嵌入其中,这些工具包括:
1. 高度优化的 IAR AVR C/C++编译器;
2. AVR IAR 汇编器;
3. 通用 IAR XLINK Linker;
4. IAR XAR 库创建器和 IAR XLIB Librarian;
5. 一个强大的编辑器;
6. 一个工程管理器;
7. TM IAR C-SPY 调试器,
8. 一个具有世界先进水平的高级语言调试器

嵌入式 IAR Embedded Workbench 适用于大量 8 位、16 位以及 32 位的微处理器和微控制器,使用户在开发新的项目时也能在所熟悉的开发环境中进行。它为用户提供一个易学和具有最大量代码继承能力的开发环境,以及对大多数和特殊目标的支持。嵌入式 IAREmbedded Workbench 有效提高用户的工作效率,通过 IAR 工具,用户可以大大节省工作时间。我们称这个理念为:“不同架构,同一解决方案”。2.3 IAR Embedded Workbench 的安装1) 双击《zigbee 开发板\开发工具\IAR EW8051 V8.1\EW8051-EV-8103-Web.exe》2) 在弹出的对话框选择 Next 点击




2.4.3 添加源文件到工程
源文件建立好了还需要把源文件添加到工程里面,选择 project 的 Add File,添加刚才保存的文件。比如我刚才保存为 main.c,在弹出的对话框选择 main.c 即可,然后点击打开。这时,发现左边框里面出现了我们添加的文件,说明添加成功。
如果想删除文件怎么办?在 Workspace 中选择 main.c,然后右键选择 Remove,删除源文件;源文件这时候只是在工程中被移除了,并没有被真正删除掉,如果不需要,必须在保存的文件夹里面手动删除。

添加文件也有快捷方式,在工程名上点右键,选择 Add.如下图:

2.4.5 工程的设置
IAR 集成了许多种处理器,在建立工程后必须对工程进行设置才能够开发出相应的程序。设置步骤如下:
1) 点击菜单栏上的 Project,在弹出的下拉菜单中选择 Options,弹出的 Option for node “Led”,快捷方式:在工程名上点右键,选择 Options… 。设置窗口如下图所示:




完整的pdf格式文档51黑下载地址:

1 ZigBee简介和学习方法.pdf (935.64 KB, 下载次数: 31)
2.Zigbee开发平台的构建.pdf (4.83 MB, 下载次数: 34)


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