基于ZigBee的串口监控软件设计与实现

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基于CC2530的ZigBee无线串口通信设计

基于CC2530的ZigBee无线串口通信设计作者：李艳丽吴莉来源：《电子技术与软件工程》2015年第12期摘要分析了基于ZigBee协议的无线传感器网络的关键技术和特点。

在ZigBee技术和无线数据传输的实现方法的基础上，搭建了基于CC2530单片机系统的汇聚网关及节点，最终实现设备终端与PC机之间的数据通信。

【关键词】ZigBee CC2530 串口通信1 ZigBee技术ZigBee技术它是一种短距离、低数据速率、低功耗、低成本的双向无线通信技术。

ZigBee技术适用于短距离的无线控制系统，为自动控制和远程控制领域的技术发展提供了有效的协议标准。

主要应用领域有农作物生长及环境监控、物流管理及应用、医疗监控设施、交通管理和监督以及军事侦察等。

1.1 ZigBee技术的无线传输的优势ZigBee、蓝牙以及IEEE802.11B标准都是工作在2.4G频段的无线通信标准，表1中标明了三种标准的特点及应用范围。

蓝牙技术的数据传输速率较低，传输距离最短，因此，可以应用于如手机与手机之间少量数据的传输。

其缺点是系统的抗干扰能力不强和高成本的制造费用。

IEEE802.11B最高数据传输速率最高，数据传输距离，支持无线上网笔记本、电脑、手机等使用WiFi功能实现上网。

ZigBee协议是一种短距离无线传感器网络与控制协议，主要优势在于传输控制信息时，数据量相对来说较小，特别适用于电池供电的系统。

1.2 ZigBee技术的特点ZigBee技术具有如下优点：（1）可靠性高。

（2）成本低、功耗小。

（3）高安全性。

2 硬件设计2.1 CC2530的内部结构CC2530单片机是一款支持IEEE 802.15.4协议并且能够兼容51内核的无线射频单片机。

[3]它是TI公司推出的第二代ZigBee平台和SoC解决方案。

内部集成了高性能的RF收发器、工业标准的8051内核、256K的ROM和8K的RAM。

能够支持5种工作模式，满足了对系统的低功耗要求；例如在接收模式时电流损耗为24mA，发送模式时为29mA。

基于ZigBee和Android的环境监控APP的设计与实现

基于ZigBee和Android的环境监控APP的设计与实现文章设计了一种以CC2530为核心控制芯片的ZigBee无线传感器网络环境监控系统，由协调器节点、路由器节点和终端传感器节点三部分构成。

协调器节点建立并维护ZigBee网络，无线终端传感器节点采集环境信息，通过ZigBee网络经路由器节点和协调器节点将数据上传到智能手机监控客户端达到实时监测的效果。

文章详细阐述了节点的硬件设计方法和软件流程。

经实验证明，该系统性能稳定、扩展性好、功耗低，可广泛应用于农业大棚等环境监测领域。

标签：CC2530安卓；ZigBee技术；手持设备；无线传感器网络引言近年来，随着工农业规模化的发展，环境监测网络被广泛地应用于大棚种植、粮食储藏、生物化学制药、畜牧养殖等领域中，建立有效的环境监测网络已经成为非常重要的技术环节[1]。

现有传统的环境监测系统使用有线监测设备，布线复杂，维护困难，灵活性差。

将传感器与无线通信技术相结合的无线传感器网络环境监测系统无需布设线路，不受环境制约，容易扩展，维护方便。

随着无线通信技术的发展，无线传感器网络（WSN，wireless sensor networks）[2]得到广泛应用，在WSN中通过在观测区域内部署大量的传感器节点，采集网络覆盖区域内感知对象的信息，以自组多跳的无线通信方式，将收集、处理后的信息提供给观察者。

在实际的WSN应用领域中，ZigBee是一种新兴的短距离、低速率、高效率无线网络技术[3]，是基于IEEE802.15.4标准研制开发，关于组网、安全和应用软件的技术标准。

其突出优点是应用简单、工作频段灵活、低功耗、低成本、高可靠性，具有自组网和自恢复能力，非常适合用于无线温湿度、气体等环境监测系统[4]。

APP是智能手机的第三方应用程序。

文章基于ZigBee 无线技术，以射频收发器CC2530芯片为核心，在TI公司的免费协议栈Z-Stack 基础上，构建了应用于无线环境监测的ZigBee无线传感器网络，利用Eclipse4.4安卓开发平台使用java语言开发了环境监测管理系统APP，实现了安卓手机客户端及其他智能手持设备可远程实时监测环境的变化情况。

基于ZigBee的串口监控软件设计与实现

基于ZigBee的串口监控软件设计与实现王中生;曹梅【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(019)014【摘要】This essay focus on solving the current problem of public transportation.Real-time traffic datas of public trans portation are transferred to computer system of the dispatch station by using ZigBee and serial communirations.These informations are analyzed by computer and shown to scheduler.The scheduler will get information about traffic moving status and then ease traffic congestion to provide convenience for bus drivers and passenger.The host computer program is based on VC＋＋6.0,with the ZigBee wireless communication module,the information is transmitted to the host through the serial communication to achieve real-time monitoring of vehicle data,and this essay ultimately completed the track of every bus and master the attendance of bus drivers.%针对当前公交系统的现状,通过采用ZigBee与串口通信技术将公交车辆行车数据信息实时传输到调度站计算机系统,直观地显示给调度人员,使调度人员能够及时了解公交车辆的行驶状态,并根据道路状况进行车辆控制与人员疏导,为司乘人员和候车乘客提供方便。

基于ZigBee技术的多控制方式监测系统的设计与实现

采集系统。但该类系统严重受到地理位置、物理线路和复杂环境因素的影响。近几年，随着现代无线网络技术
和计算机应用技术的迅速发展．基于Ｚｇｅ技术的无线ｉｅｂ
实现具体的功能。
２监测系统框图
ＺｇｅｉＢｅ网、树
韩朋朋．杨向萍
ｆ东华大学，上海市．２１２）０６０
摘要：利用Ｚｇｅ技术，依靠ＰｉＢｅＣ机和无线数据采集节点，搭建了一个无线传感器网络监测系统．用户可以通过Ｐ机Ｃ
上的多控制方式命令，实现对监测环境中的某一节点、某一区域节点或全部节点进行控制。实际应用表明．在中国林蛙温室养殖监测环境应用中，该系统控制灵活、监测更加准确，同时在其他无线监测环境应用中同样可以适用。
韩朋朋，向萍．于Ｚｇｅ技术的多控制方式监测系统的设计与实现【．国农机化，０２（）１６１９１４杨基ｉｅＢＪ中１２１，４：５～５，６
ＨＡＮｅｇｐｎ，ＹＰｎ－ｅｇＡＮＧａｇｐｎ．ｈｅｉｎａｄｉｌｍｅｔｔｎｏｌ－ｏｔｏ－ｄｎｔｒｇｓｓｅｂｓｄｏｇｅＸｉｎ－ｉｇＴｅｄｓｇｎｍｐｅｎａｉｆｍｕｔｃｎｒｌｍｏｅｍｏｉｉｙｔｍａｅｎＺｉＢｅｏｉｏｎ

串口设备远程监控软件设计与实现(含源文件)

顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网就是“物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，相对于网络这样一个概念，不如说物联网是业务和应用。
课题工作主要分为：
1）硬件结构设计；
2）监控软件设计。
1.3.1硬件结构设计
图31：课题硬件结构设计
课题设计如图3-1所示硬件结构。课题以一台GPS时钟设备作为目标通讯设备，通过串口服务器实现该GPS设备串口通讯的网络化连接，并最终通过以太网连接到远程计算机。
该结构用以实现一台计算机远程的连接一台或多台GPS时钟设备，完成对这些GPS时钟设备的远程监控功能。这种结构可用于批量的设备拷机测试或者远程站点设备监控，是各种复杂应用的原型基础。
串口通讯是一种简单的、低速率通讯手段。但其因为实现简单、成本低廉、稳定可靠而广泛的应用于工业、通信等许多专业领域的设备中，用以进行本地的短距离、低容量通讯。因此串口通讯拥有极其庞大的设备数量基础。作为物体通讯手段，在物联网时代，其与互联网相结合实现多节点、远程化的串口通讯网成为物联网应用的一个重要方向。
如果计算机至串口服务器的连接是经由互联网（Internet）的，则还需掌握相关路由配置，有可能需增加一定网络设备以打通路由连接。
1.3.2监控软件设计
监控软件是指运行于计算机上，用以连接远端串口服务器并进而连接GPS时钟设备的服务软件。该软件需要完成如下功能：
1）TCP Socket通讯
2）GPS时钟设备协议解析

基于ZigBee的红外远程监控系统设计

ｍｏｎｉｔｏｒｆｏｒｂｏｄｙｉｆｒｎａｒｅｄｏｂｊｅｃｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｒａｒｅｄｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ＺｉｇＢｅｅ；ｗｉｒｅｌｅｓｓｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｒｅｍｏｔｅｍｏｎｉｔｏｒ
ＹＡＮＧＢｉｎｇ — ｌｉａｎｇ，ＣＨＥＮＹｕ－ｌｏｎｇ，ＹＡＯＹｉｎｇ — ｂｉａｏ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｎｇｚｈｏｕＤｉｏｎｚｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１８，Ｃｈｉｎａ）
ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ．ＴｈｅｍｏｎｉｔｏｒｍｏｄｕｌｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙＬａｂＶＩＥＷ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｇｏａｌｏｆｒｅａｌ－ｔｉｍｅａｎｄｒｅｍｏｔｅ
现代安防监控越来越受到重视，它一般由图像采集、传输
数据传输部分和监控部分。数据采集由人体红外探测器模块ＨＣ — ＳＲ５０１完成，为了方便控制数据采集是否进行，搭配了一个无线遥控器。ＨＣ— ＳＲ５０１的静态电流小于５０ｔｘＡ，适合电池供电，探测角度约为１００。锥角，工作距离在

一种ZigBee的无线串口设计

工程应用DOI ：10．3969/j．issn．1001-3824．2012．03．012一种ZigBee 的无线串口设计收稿日期：2012-03-08刘圣蓉，刘亚东，李章勇（重庆邮电大学生物医学工程研究中心，重庆400065）摘要：设计了一种基于ZigBee 的无线串口模块，由无线收发电路、电源电路和串口连接电路组成的硬件以及按照Z-Stack 协议栈的方式进行组网和传输的软件设计很好地实现了cc2530芯片与串口的无缝接入，并且通过Z-Stack 协议栈使得该无线串口模块能够充当ZigBee 网络协调器管理网络，并将网络中的数据通过串口与PC 机进行通信，实现了远距离传输的目的。

最后通过软件和硬件测试证明系统能够安全可靠运行，弥补了ZigBee 技术短距离通信的局限性。

关键词：ZigBee ；串口通信；cc2530；无线收发中图分类号：TN92文献标识码：A文章编号：1005-3824（2012）03-0049-030引言ZigBee 是一种新兴的短距离、低功耗、低复杂度和低成本的无线网络技术，在工业控制、消费类电子产品、汽车电子、农业自动化和医疗领域都有广泛的应用。

因为ZigBee 是一种短距离传输的网络，所以在一些需要远距离数据通信的应用中受到了一定的限制。

为了扩展ZigBee 网络的应用范围，在不明显增加成本的情况下，本文通过基于ZigBee 的无线串口方式使其通过串口与PC 机进行通信，达到延伸ZigBee 网络通信距离的目的［1］。

1无线串口电路的总体设计基于ZigBee 的无线串口主要由硬件和软件2部分组成。

硬件部分主要由电源模块、串口连接电路和无线收发电路组成。

数据发送时RS232串口数据经过串口连接电路将电平转换为TTL 电平，再通过cc2530芯片进行无线发送。

接收数据时是将cc2530芯片所接收到的数据再转换为RS232串口数据。

ZigBee 数据传输主要有2种方式：一种是透明传输，将串口数据原样地传给cc2530直接进行无线发送，需要发送给不同的地址时需要一定的配置命令，这种方式在多点传输时延时较大，但是在点对点传输中效率较快；另一种方式是协议帧传输，这种方式会在每个数据包前面添加目的地址，在多点通信中效率较快，但是在点对点网络中会有较大的数据开销。

基于ZigBee的监测系统的设计

图 7 主程序流程图
图 8 CC2420 初始化程序流程图
图 6 12864 与 ATMEGA16L 连接图
图 9 5 结语
本文着重介绍了无线传感器网络的硬件平台搭建、网络组建、网络中节点的软件架构的设计。本文实现的硬件节点选（下转第 628 页）
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2010 年第 21 期
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科技信息
○机械与电子○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2010 年第 21 期
本，简化了接口方式。在本次设计中，由于 AVR 具有专门的 I2C 寄存器，所以很方便的进行通讯，如图 4 所示为其内部结构。图 5 为 AVR 单片机与 SHT11 的电路连接图。
由于将传感器与电路部分结合在一起，因此，该传感器具有比其它类型的湿度传感器优越得多的性能。首先是传感器信号强度的增加增强了传感器的抗干扰性能，保证了传感器的长期稳定性，而 A/D 转换的同时完成，则降低了传感器对干扰噪声的敏感程度。其次在传感器芯片内装载的校准数据保证了每一只湿度传感器都具有相同的功能，即具有 100%的互换性。最后，传感器可直接通过 I2C 总线与任何类型的微处理器、微控制器系统连接，从而减少了接口电路的硬件成
2 系统总体设计思想
图 1 无线传感器网络星形拓扑图
该网络（图 1）由多个终端节点，一个主节点和显示设备组成。终端节点负责环境数据的采集，主节点负责网络的建立、维护以及终端数据的收集和显示。终端节点和主节点之间是无线双向通信。终端节点和主节点的设计正如一般无线传感器网络节点的设计一样，包括数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和电源管理单元四部分。数据采集单元主要由各种传感器构成，用来感知周围环境参数；数据处

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随着城市的发展，辆的增加，人们出行越来越不便。车使如何能有效解决当前面临的交通拥堵问题是公交系统目前需要重点解决的任务。者设计的系统通过Ｚｇｅ笔ｉＢｅ模块来实
第１９卷第１４期
Ｖ０．９１１
Ｎｏ１．４
电子设计工程
ＥｌｃｒｎｃＤｅｉｎＥｎｇｎｅｒｎｇｅｔｏｉｓｇｉｅｉ
２１年７月０１
Ｊ１２１ｕ．０１
基才Ｚｇｅｉｅ的串口监控软件设计与实现Ｂ
‘
王中生．曹梅
ｉｆｒｔｎｒｎｙｅｙｃｍｐｔｒａｄｓｏｎｔｃｅｕｅ．ｈｃｅｕｅｌｇｔｎｏｍａｉｎａｏｔｒｆｃｍｏｉｇｓａｕｎｏｍａｉｓａｅａａｚｄｂｏｕｅｎｈｗｏｓｈｄｌｒＴｅｓｈｄｌｒｗｉｅｆｒｔｂｕａｉｖｎｔｔｓｏｌｌｉｏｔａｄｔｅａｅｔａｆｏｇｓｉｎｔｒｖｄｏｖｎｅｃｒｂｓｄｖｒｎａｓｎｅ．ｅｈｓｏｕｅｒｇａｉｂｓｄｏｎｈｎｅｓｆｃｃｎｅｔｏｐｏｉｅｃｎｅｉｎｅｆｕｒｅｓａｄｐｓｅｇｒＴｏｔｍｐｔｒｏｒｍａｅｎｒｉｏｏｉｈｃｐｓ
（西安工业大学计算机科学与工程学院，西西安７０３）陕１０２
摘要：对当前公交系统的现状，过采用Ｚｇｅ针通ｉｅ与串口通信技术将公交车辆行车数据信息实时传输到调度站计算Ｂ机系统。观地显示给调度人员，调度人员能够及时了解公交车辆的行驶状态，根据道路状况进行车辆控制与人直使并员疏导．司乘人员和候车乘客提供方便。以Ｖ＋６０来开发上位机程序，为Ｃ＋．通过ＺｇｅｉＢｅ无线通信模块，信息通过串将口通信传送给上位机，实现了车辆数据的实时监控。完成了对公交车辆的行进跟踪并掌握司乘人员的考勤情况。
ＶＣ＋６０，ｗｉｈｉＢｅｗｉｌｓｏ＋．ｔｔｅＺｇｅｒｅｓｃｍｍｕｉａｉｎｍｏｕｅｔｅｉｆｒｔｎｉｒｎｍｉｅｏｔｅｈｓｈｏｇｈｅｉｌｈｅｎｃｔｄｌ，ｎｏｍａｉｓｔｓｔｄｔｈｏｔｔｒｕｈｔｅｓｒｏｈｏａｔａ
ｃｍｍｕｉａｉｎｔｃｉｖａ — ｍｅｍｏｉｒｇｏｅｉｌａａｎｈｓｅｓｙｕｔｔｌｏｌｔｄｔｅｔｃｆｖｒｕｎｏｎｃｔａｈｅｅｒｌｉｎｔｉｆｈｃｅｄｔ，ａｄｔｉｓａｌｍａｅｙｃｍｐｅｅａｋｏｅｙｂｓａｄｏｏｅｔｏｎｖｉｈｒｅ
ＷＡＮＧＺｏｇｓｅｇ，Ｃｈｎ－ｈｎＡＯｉＭｅ
（０ｅｏｏｐｔｃｎｅａｄＥｇｅｒｇＸ ’ ｅｈｏｏｉｌｎｖｒｉ， ’ ７０３，ＣｉａｃｆｆＣｍｕｅＳｉｃｎｎｉｅｉ，ｉａＴｃｎｌｃｉｓｙＸｉ帆１０２ｈｎ）ｆｒｅｎｎｎｇａＵｅｔ
ｍａｔｒｈｔｎａｃｆｕｒｅ．ｓｅｅａｔｄｎｅｏｓｄｖｒｔｅｂｉｓＫｅｒｓＶＣ＋ｙｗｏｄ：＋；ｓｒｏｅａｃｍｍｕｉａｉｎ；ｐｂｉａｓｏｔｔｎ；ＺｇｅｉｌｎｃｔｏｕｌｔｎｐｒｉｃｒａｏｉＢｅ
Ａｂｔａｔｈｓｅｓｙｆｃｓｏｏｖｎｈｕｒｎｒｂｅｏｕｌｒｎｐｒｔｎｓｒｃ：Ｔｉｓａｏｕｎｓｌｉｇｔｅｃｒｔｐｏｌｍｆｐｂｉｔｓｏｔｉ．Ｒｅｌｉｒｆｃｄｔｓｏｕｌｒｎｅｃａａｏａ－ｍｅｔｉａａｆｐｂｉｔａｓｔａｃｐｔａｉｎａｅｔｎｆｒｅｏｃｍｐｔｒｓｓｅｏｈｉｐｔｈｓａｉｎｂｓｇＺｇｅｎｅａｏｔｒｒｓｒｄｔｏｕｅｙｔｍｆｔｅｄｓａｃｔｔｙｕｉｉＢｅａｄｓｒｌｏａｅｏｎｉＴｅｅｈｓ
关键词：ＶＣ＋＋；串口通信；公交系统；ＺｇｅｉＢｅ
Hale Waihona Puke 中图分类号：Ｐ０．Ｔ３１６
文献标识码：Ａ
文章编号：１７ — ２６２１）４０１ — ３６４６３（０１１— ０３０
ＤｅｉｎｎｍｐｅｅａｉｎｆｓｒａｎｉｏｉｇｓｆｗａｅｂａｅｏｇｅｓｇａｄｉｌｍｎｔｔｏｏｅｉｌｍｏｔｒｎｏｔｒｓｄｎＺｉＢｅ