《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程Zigbeecommunicationtechnologyandprotocolzigbee通信技術(shù)及協(xié)議Sensorsapplicationtechnology1.基礎(chǔ)知識(shí)2.教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)3.Zigbee通信技術(shù)及協(xié)議4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)3.Zigbee通信技術(shù)及協(xié)議4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識(shí)Zigbee技術(shù)

Zigbee是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡(jiǎn)而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)。Zigbee技術(shù)特點(diǎn)

ZigBee可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915MHz(美國(guó)流行)3個(gè)頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi),具有如下特點(diǎn)：低功耗：發(fā)射功率僅為1mW，而且采用了休眠模式成本低：ZigBee協(xié)議是免專利費(fèi)的時(shí)延短：典型的搜索設(shè)備時(shí)延30ms，休眠激活的時(shí)延是15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入的時(shí)延為15ms。網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，可靠：采取了碰撞避免策略及完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式安全：提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權(quán)和認(rèn)證，采用了AES-128的加密算法1.

基礎(chǔ)知識(shí)1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)3.Zigbee通信技術(shù)及協(xié)議4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContentsZigbee通信技術(shù)與協(xié)議教學(xué)目的1、掌握Z(yǔ)igbee技術(shù)概念2、理解Zigbee技術(shù)及通信協(xié)議3、了解常用Zigbee芯片的特點(diǎn)4、學(xué)會(huì)采用Zigbee技術(shù)的組網(wǎng)應(yīng)用。2.

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1、Zigbee技術(shù)概念；2、Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：1、Zigbee技術(shù)及通信協(xié)議2、

Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)2.

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)Zigbee通信技術(shù)與協(xié)議1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)3.Zigbee通信技術(shù)及協(xié)議4.

應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContentsZigBee協(xié)議棧基于標(biāo)準(zhǔn)的OSI七層模型，但只是在相關(guān)的范圍來(lái)定義一些相應(yīng)層來(lái)完成特定的任務(wù)。IEEE802.15.4—2003標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層(PHY層)和媒介層(MAC層)。ZigBee聯(lián)盟在此基礎(chǔ)上建立了網(wǎng)絡(luò)層(NWK層)以及應(yīng)用層(APL層)的框架(framework)。APL層又包括應(yīng)用支持子層(ApplicationSupportSub—layer，APS)、ZigBee的設(shè)備對(duì)象(ZigBeeDevice0bjects。ZD0)以及制造商定義的應(yīng)用對(duì)象。3.

Zigbee通信技術(shù)及協(xié)議Zigbee的通訊協(xié)議ZigBee網(wǎng)絡(luò)有以下三種組網(wǎng)方式，星型網(wǎng)、簇型網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)。其中紅色和黃色的節(jié)點(diǎn)（路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)員節(jié)點(diǎn)）才具有轉(zhuǎn)發(fā)功能，由他們構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)框架。3.

Zigbee通信技術(shù)及協(xié)議Zigbee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ZigBee的數(shù)據(jù)速率比較低，應(yīng)該聚焦于一些低速率的應(yīng)用，比如—傳感和控制ZigBee在可靠性方面有很多進(jìn)行保證：首先是物理層采用了擴(kuò)頻技術(shù)；MAC層和應(yīng)用層(APS部分)有應(yīng)答重傳功能，MAC層的CSMA機(jī)制使節(jié)點(diǎn)發(fā)送之前先監(jiān)聽(tīng)信道；網(wǎng)絡(luò)層采用了網(wǎng)狀網(wǎng)的組網(wǎng)方式；引入—頻率捷變(frequency

agility)，當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)受到外界干擾無(wú)法正常工作時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以動(dòng)態(tài)的切換到另一個(gè)工作信道上。由于使用直接擴(kuò)頻而不是跳頻技術(shù)，從休眠到重新接入信道的時(shí)間很快。ZigBee的底層采用了直擴(kuò)技術(shù)，支持可靠性很高的網(wǎng)狀網(wǎng)的路由，因此可以布設(shè)范圍很廣的網(wǎng)絡(luò)。3.

Zigbee通信技術(shù)及協(xié)議Zigbee網(wǎng)絡(luò)的性能分析1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)3.Zigbee通信技術(shù)及協(xié)議4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents4.應(yīng)用分析

CC2530是專門針對(duì)IEEE802.15.4和Zigbee應(yīng)用的單芯片解決方案，支持Zigbee/ZigbeePRO,ZigbeeRF4CE,6LoWPAN,WirelessHART及其他所有基于802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的解決方案；采用了CC2530F256RHAR主控芯片，配套三種串口透?jìng)鞴碳簠f(xié)調(diào)器、路由器及終端。支持上位機(jī)軟件設(shè)置工作模式；支持自動(dòng)組網(wǎng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)協(xié)調(diào)器和路由、終端之間的信號(hào)強(qiáng)度?；贑C2530的Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用4.應(yīng)用分析

Core_CC2530模塊使用串口透?jìng)髂Ｊ脚cMCU相連接，這樣用戶可以很方便的接入到通信系統(tǒng)中，組建一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)。下圖為兩個(gè)無(wú)線傳感器模塊之間通過(guò)Zigbee實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的無(wú)線傳輸設(shè)計(jì)框圖：基于CC2530的Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用4.應(yīng)用分析采用多個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)，節(jié)點(diǎn)