基于Zigbee技术的通用无线通信模块设计

110交通与计算机　2006年第5期　第24卷　总132期

基于Zigbee技术的通用无线通信模块设计

殷　明　汪立伟

(西南民族大学　成都610041)

摘　要　总结了Zigbee技术的特点和应用,模块的设计思路和设计方案。。

关键词　Zigbee;无线通信模块;中图法分类号:TN924.1距离、。

1　Zigbee技术

1.1　Zigbee概述

低速率无线网络通信Zigbee是一种短距离、

技术,其开发是为了建立一种低成本、低功耗的小区域的无线通信方式,在此基础上通过软件协议栈发展出易布建的大容量、不依赖现有通信网络和现有电力网络的无线网络。Zigbee在工业控制、家庭智能化、无线传感器网络等领域有广泛的应用前景[1]。

Zigbee技术采用直接序列扩频(DSSS)的方式进行无线信号的收发,其工作频率为2.4GHz波段和868 915MHz波段。2.4GHz波段射频支持250kb s的数据速率和16个不同的信道。在868 915MHz波段中,868MHz

支持1个数据速率为20kb s的信道,915MHz支持10个数据速率为40kb s的信道。

　　Zigbee技术的无线网络连接功能非常丰富和强大。Zigbee技术的物理层、媒体存取控制层(mediaaccesscontrol,MAC)和链路层采用了EEE802.15.4(无线个人区域网)协议标准,并在此基础上进行了完善和扩展。其网络层、应用会聚层和高层应用规范(API)由Zigbee联盟进行了制定,整个协议架构如图1所示。

　　在网络层方面,Zigbee联盟制订Zigbee可具备支持星状、树状及网状3种网络架构。Zigbee依托于一个个独立的工作节点,每个节点的功能不尽相同。大部分节点为子节点,只具有部分网

收稿日期:2006205223

图1　Zigbee协议栈架构

络功能,这些节点称为精简功能设备(reduced2

functiondevice,RFD);而其余的一些节点,负责与所控制的子节点进行通信,汇集数据和发布控制,或起到通信路由的作用,称之为全功能设备(full2functiondevice,FFD;也称为协调器)。相较于FFD,RFD电路简单且内存较小。FFD节点具备控制器(controller)的功能,可提供数据交换,而RFD则只能与FFD传输数据。1.2　Zigbee的主要技术特点

1)低功耗。在低耗电待机模式下,2节5号干

电池可支持1个节点工作6～24个月,在相同条件下,蓝牙能工作数天,WiFi仅能工作数小时。2)低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙协议的1 10),降低了对通信控制器的要求,以8051

的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32kb代码,子功能节点只需4kb代码。

3)低速率。Zigbee工作速率为20～250kb 40kb s,分别提供250kb s(2.4GHz)、s(915MHz)和20kb s(868MHz)的原始数据吞

吐率,满足低速率传输数据的应用需求。

4)网络容量大。Zigbee可采用星状、树状及网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,一个主节点最多可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,可组成多达65000

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