基于zigbee技术的射频芯片cc2430(精)
基于CC2430的ZigBee无线传感器网络设计与实现
ＺｉｇＢｅｅ定义了三种设 备：协 调 器、路 由 器、终 端 设备。规定了 一 个 ＺｉｇＢｅｅ网 络 中 只 能 有 一 个 协 调 器，若干路由器 和 终 端 设 备。 协 调 器 的 主 要 功 能 是 启动网络的 建 立，包 括 选 择 一 个 信 道，确 定 惟 一 的 ＰＡＮ 地址并广 播 建 立 网 络 信 息。 路 由 器 主 要 功 能 是在多跳网络中作为中继节点协助数据向上一级路 由 器 传 递 ，给 子 节 点 分 配 地 址 ，终 端 设 备 主 要 功 能 是
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＺｉｇＢｅｅ；ＣＣ２４３０；ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ；ＺｉｇＢｅｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｓｔａｃｋ
０ 引 言
ＺｉｇＢｅｅ这个名字来源 于 蜂 群 的 通 信 方 式，蜜 蜂 之间通过跳 Ｚｉｇｚａｇ形状的舞 蹈 来 交 互 消 息，以 便 共 享食 物 源 的 方 向、位 置 和 距 离 等 信 息。ＺｉｇＢｅｅ 是 一 种 新 兴 的 短 距 离 、低 速 率 无 线 网 络 技 术 ，主 要 用 于 近距离无线连接。 它 有 自 己 的 无 线 电 标 准，在 数 千 个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感 器只需要很少的能 量，以 接 力 的 方 式 通 过 无 线 电 波 将信息从一个传感 器 传 到 另 一 个 传 感 器，因 此 有 着 非常高的通信效率。
ZigBee单片机CC2430在无线温度测量系统中的应用
ZigBee单片机CC2430在无线温度测量系统中的应用介绍了具有ZigBee无线通信功能的单片机CC2430的结构和功能，分析了ZigBee网络的基本结构和实现方法。
通过无线温度监测系统实例，详细说明了传感器节点、网络管理器及测量终端的设计方法。
标签：ZigBee；单片机；温度；测量Abstract：This paper introduces the structure and function of CC2430 with ZigBee wireless communication function. Analyzes the basic structure and implementation method of ZigBee network. Through the wireless temperature monitoring system examples，descript the sensor nodes，network managers and measurement terminal design methods.Keywords：ZigBee；single chip microcomputer；temperature1 CC2430内部结构及引脚CC2430单片机整合了2.4GHz IEEE802.15.4/ZigBee RF收发机和工业标准的增强型MCS-51单片机内核，是智能化仪器仪表实现短距离无线通信具有较高性价比的首选器件。
CC2430有21个可编程的I/O口，P0、P1口是完全的8位口，P2口只有5个可使用的位。
通过软件设定一组SFR寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通用的I/O 口或作为连接ADC、计时器或USART部件的外围设备I/O 口使用。
CC2430的内部结构框图如图1所示。
2 基于ZigBee的无线温度测量系统设计2.1 CC2430无线温度测量终端设计无线温度测量终端由CC2430为核心构成，CC2430实现对测控电路的控制、A/D转换（或数字温度传感器数据读取）、测量信息处理、电源控制、人机交互和ZigBee无线通信等功能。
基于CC2430的ZigBee无线数据传输模块的设计和实现
基于CC2430的ZigBee无线数据传输模块的设计和实现现在，无线通信技术已经成为人们日益关注的问题之一。
采纳IEEE802.15.4标准，利用全球共用的2.4 GHz公共频率举行无线测量和系统监控，而且具有显然的低成本、低功耗、网络节点多、传输距离远等优势。
目前，ZigBee技术已被视为替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。
为此，本文论述了一种基于CC2430芯片的无线数据传输模块的设计办法。
1 ZigBee简介ZigBee是一种基于IEEE802.15.0标准的短距离、低速率无线网络技术，该无线衔接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用，主要用于无线网络和测量控制方面。
国际上，IEEE802.15.4工作组及ZigBee联盟共同致力于该无线衔接技术的推广工作，其中，IEEE802.15.4工作组主要负责制定ZigBee物理层及MAC 层协议．其余协议主要参照和采纳现有标准，以便于今后不同厂商设备的互联互通；ZigBee联盟则负责高层应用及市场推广工作。
于2002年成立的ZigBee联盟如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司加入。
此外，、TI等国际巨头也都已推出了比较成熟的ZigBee开发平台。
ZigBee标准是基于802.15.4协议栈而建立的，它具备了强大的设备联网功能，并支持三种主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree)，其中网状结构具有很强的网络茁壮性和系统牢靠性。
ZigBee协议比、GSM、Wi-Fi越发容易有用，表1列出了ZigBee同其它无线网络的比较。
2 总体设计为了举行模块化的设计，本文采纳了基于通用异步收发模式(UART)接口的设计，以便便利的通过此接口将STIM(智能传感器接口模块)和该第1页共3页。
基于CC2430的ZigBee无线传感网络节点的设计
； 瓣蠡
Ｊ ＣＨＥ Ｉ ＮＧＤＩ ＡＮＬＵ ＯＮＧＸＵＮ Ｔ
Ｖ １２ Ｎ ． ０． ９ ｏ４ Ｄ ｅ ２ １ ｅ ．０ １
基 于 Ｃ ２３ Ｃ ４ ０的 Ｚｇ ｅ 线 传 感 网络 节点 的设 计 ｉＢ ｅ无
梁伟 明 曹 彪
引 言
随着无线通信、 集成 电路、 传感器 以及微机电 系统等技术 的飞速发展和 日益成熟 ， 传感器信息 获取技术已经从过去的单一化逐渐向集成化 、 微
靠 。为推动 Ｚ Ｂ ｅ ｉ ｅ 技术 的发展 ， ｈ ｃｎ Ｅ ｂｒ ｇ Ｃ ｉ ｏ 、 ｍ ｅ、 ｐ
Ｆ ｅ ｓ ａｅ ｒ ｅ ｃ ｌ 、Ｈｏ ｅ ｗｅ Ｍｉ ｕ ｉｈ Ｍｏ ｏ ａａ ｈ ｌ ｓ ｎｙ ￣ ｓ ｂｓ ｉ ｔ ｔｒ ｌ 、Ｐ ｉ ｐ ｉ
给观 察者 。基 于 Ｚｇ ｅ 协 议 、 Ｃ ２ ３ 频芯 片为核 心 的硬 件设 计方 法 ， ｉＢ ｅ 以 Ｃ ４ ０射 实现 了一 个基 于 Ｚｇｅ ｉ ｅ的无 ｂ 线传 感 器 网络 节点硬 件平 台 的开发 。 关键 词 无线传 感 器网络 Ｚｇ ｅ Ｃ ２３ ｉＢｅ Ｃ ４０
２ 无线传感器 网络介 绍
无线传感器网络是一种无中心节点的全分布 网络。通过随机投放的方式 ， 众多传感器节点被 密集部署在监控区域。这些传感器节点集成有传
感器、 数据处理单元和通信模块， 它们通过无线信 道相连 ， 自组织地构成 网络系统。传感器节点利
近年来 ， 无线传感器 网络被广泛 的应用在预防医
部的数据交的技术提案。它有 自己的无线电标准 ， 在数 千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些 传感器只需要很少的能量 ， 以接力 的方式通过无
基于CC2430的Zigbee协调器节点设计
２ ． ２ 协调 器 节点 工作 过程
协 调 器 节 点 创 建 网络 成 功 后 ， 将 接 收 一 系 列 的 串 口命 令 。 它将 通 过 解 析相 应 的 命令 来 通 知相 应 的节 点 。如果 串 口命 令是 人体 感应 器 节 点命 令 ， 则发 送查 询 Ｍ Ｓ Ｇ消息 给人 体 感应 器节 点 ； 如 果 是查 询 温度 传 感 器 命 令 ， 则 发送 查 询 温 度 Ｍ Ｓ Ｇ消息 给 温 度 传 感器 节 点 ；如果 是 查 询 气敏 传 感 器 的 ， 则 发送 气 敏 Ｍ Ｓ Ｇ消 息 给气 敏传 感 器节 点 ； 如果 是查 询 电动 窗帘 的 ， 将 发送相 应 的 Ｍ Ｓ Ｇ 消 息 给 电动 窗帘 节 点 。 如 果接 收 到 的 不 是 串 口命 令 ， 而是 Ｍ Ｓ Ｇ 消息 ， 将 通 过信 息解 析后 封装 成数 据包 再发 送 到 Ｌ Ｃ Ｄ显 示 。 当 协 调 器 组 网 成 功 后 ，在 其 应 用 层 上 Ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ｉ ｃ Ａ ｐ ｐ — Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ函 数 就 会 收 到 Ａ Ｆ — Ｉ Ｎ Ｃ Ｏ Ｍ Ｉ Ｎ Ｇ － Ｍ Ｓ Ｇ － Ｃ Ｍ Ｄ事 件 信 息 ， 后 会通 知 Ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ｉ ｃ Ａ ｐ ｐＰ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｍ Ｓ Ｇ Ｃ Ｂ ， 并将 信 息传递 给 串 口 。
领 域 。该 技术 具 有 传 输距 离 短 、速 度 快 、功 耗低 、低 复 杂度 等 特点 ， 适 用于 对数 据量 传 输小 、 数据 传输 速率 要求 不 太高 的场 合 。
ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ无线 数 传 网络 稳 定性 极 高 ， 网络 结 构简 单 ， 与现 有 的 电
３ ）设 置 网络 号码 。在 无线 传感 网络 中 ， 每一 个 节点 都有 一
基于CC2430的ZigBee无线通信模块设计
基于CC2430的ZigBee无线通信模块设计
郝永亮;杨铁梅
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2012(000)004
【摘要】CC2430芯片是Chipcon公司推出的用来实现嵌入武ZigBee应用的片上系统,它支持2.4 GHz 802.15.4 IEEE/ZigBee协议.由于它的便利性、低功耗、低成本的特性,使得它具有很好的市场潜力.对CC2430芯片独具一格的特点和引脚进行了分析,给出了无线通信模块的设计方案及电路原理图.
【总页数】3页(P198-200)
【作者】郝永亮;杨铁梅
【作者单位】太原科技大学电子信息工程学院,山西太原030024;太原科技大学电子信息工程学院,山西太原030024
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
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基于CC2430的ZigBee无线传感器网络管理系统的设计与开发
接 ， 现远 程控 制 ． 于 Ｉ Ｅ ０ ．５ ４技 术 标 准 的 实 基 Ｅ Ｅ８ ２ １．
Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ体 系 结 构 如 图 １所 示 …
Ｚｇ ｅ 应 用 层 ｉＢ ｅ
文 章 编 号 ：０ ２—５ ３ ２ １ ０１—０ ７ １０ ６ ４（ ０ ０） ０ ３—０ ３
基 于 Ｃ ２３ Ｃ ４ ０的 Ｚ ｇ ｅ ｉＢ ｅ无 线 传 感 器 网 络 管 理 系 统 的 设 计 与 开 发
王 亭 岭 ，陈 建 明 ，熊 军 华
（ 北水利水 电学院 ， 南 郑州 ４０１） 华 河 ５ ０ １
自动恢 复 和高 级 电源 管 理 等 优 点 ． 整 个 网络 范 围 在 内 ， 节点 之 间可 以进行 通 信 ， 各 每个 网络 节 点 间的距
离可 以从 标准 的 ７ 扩展 到 几 百 米 ， 至几 千 米 ， ５ｍ， 甚 整 个 Ｚｇ ｅ ｉ ｅ网 络 还 可 以 与 现 有 的 其 他 各 种 网 络 连 Ｂ
Ｚ ｇ ｅ 网络 层 ｉＢ ｅ
Ｉ ＥＥＥ ０ １ ４ Ｍ ＡＣ ８ ２． ５．
Ｉ Ｅ ８ ２ １ ． Ｉ Ｅ ０ ．５ ４ ＥＥ ０ ４ ｌ Ｅ Ｅ ８ ２ １ ． ５
８ ８９ ５ Ｉ Ｈｚ ＰＨＹｌ ４ ６ ／１ Ｖ ｌ ２． ＧＨｚ ＰＨＹ
传 感器 网络 管理 系 统 ， 将 其 应 用 在 电力设 备检 修 并 时接地 线路 可靠 接 地与 管理 中． 结 构如 图 ２所示 ． 其 传 感 器 节 点 （ Ｆ 用 于采 集 监 测 信 息 并 发 送 Ｒ Ｄ） 给 网络 协调 器 （ Ｆ ； Ｆ Ｆ Ｄ） Ｆ Ｄ用 于 建立 一 个 新 的无 线 传感 器 网络 ， 收 信 息 ， 送 控 制命 令 ； 接 发 监控 中 心通 过 Ｒ Ｓ一２ ２串 口实 现 与 网络协 调器 的通 信 ． ３
基于CC2430的ZigBee无线网络节点设计
基于CC2430的ZigBee无线网络节点设计
梁光胜;刘丹娟;郝福珍
【期刊名称】《电子设计工程》
【年(卷),期】2010(018)002
【摘要】ZigBee无线网络结构简单、设计成本低廉,功耗低,并拥有简单而灵活的通信网络协议,应用非常广泛.采用集射频与微控制器于一体的片上系统CC2430作为ZigBee无线网络节点的核心器件,提出带功率放大器的ZigBee无线网络节点的系统设计方案,并给出该系统电路原理图.硬件测试结果表明,节点硬件接收灵敏度高,通信距离也较理想.
【总页数】4页(P15-18)
【作者】梁光胜;刘丹娟;郝福珍
【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,北京,102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京,102206;华北计算技术研究所嵌入式研究室,北京,100083【正文语种】中文
【中图分类】TN92
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基于ZigBee技术的射频芯片CC2430 引言
ZigBee采用IEEE802.15.4标准，利用全球共用的公共频率2.4 GHz，应用于监视、控制网络时，其具有非常显著的低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远等优势，目前被视为替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。
CC2430芯片以强大的集成开发环境作为支持，内部线路的交互式调试以遵从IDE的IAR 工业标准为支持，得到嵌入式机构很高的认可。
它结合Chipcon公司全球先进的ZigBee 协议栈、工具包和参考设计，展示了领先的ZigBee解决方案。
其产品广泛应用于汽车、工控系统和无线感应网络等领域，同时也适用于ZigBee之外2.4 GHz频率的其他设备。
1 CC2430芯片的主要特点
CC2430芯片延用了以往CC2420芯片的架构，在单个芯片上整合了ZigBee 射频(RF)前端、内存和微控制器。
它使用1个8位MCU（8051），具有128 KB可编程闪存和8 KB 的RAM，还包含模拟数字转换器(ADC)、几个定时器（Timer）、AES128协同处理器、看门狗定时器（）、32 kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路，以及21个可编程I/O引脚。
CC2430芯片采用0.18 μm CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为27 mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27 mA或25 mA。
CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。
CC2430芯片的主要特点如下：
◆高性能和低功耗的8051微控制器核。
◆集成符合IEEE802.15.4标准的2.4 GHz的RF无线电收发机。
◆优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性。
◆在休眠模式时仅0.9 μA的流耗，外部的中断或RTC能唤醒系统;在待机模式时少于0.6 μA的流耗，外部的中断能唤醒系统。
◆硬件支持CSMA/CA功能。
◆较宽的电压范围（2.0～3.6 V）。
◆数字化的RSSI/LQI支持和强大的DMA功能。
◆具有电池监测和温度感测功能。
◆集成了14位模数转换的ADC。
◆集成AES安全协处理器。
◆带有2个强大的支持几组协议的USART，以及1个符合IEEE 802.15.4规范的MAC 计时器，1个常规的16位计时器和2个8位计时器。
◆强大和灵活的开发工具。
2 CC2430芯片的引脚功能
CC2430芯片采用7 mm×7mm QLP封装,共有48个引脚。
全部引脚可分为I/O端口线引脚、电源线引脚和控制线引脚三类。
2.1 I/O端口线引脚功能
CC2430有21个可编程的I/O口引脚，P0、P1口是完全的8位口，P2口只有5个可使用的位。
通过软件设定一组SFR寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通常的I/O口或作为连接ADC、计时器或USART部件的外围设备I/O口使用。
I/O口有下面的关键特性：
◆可设置为通常的I/O口，也可设置为外围I/O口使用。
◆在输入时有上拉和下拉能力。
◆全部21个数字I/O口引脚都具有响应外部的中断能力。
如果需要外部设备，可对I/O口引脚产生中断，同时外部的中断事件也能被用来唤醒休眠模式。
1～6脚（P1_2～P1_7）:具有4 mA输出驱动能力。
8，9脚（P1_0，P1_1）:具有20 mA的驱动能力。
11～18脚（P0_0 ～P0_7）:具有4 mA输出驱动能力。
43，44，45，46，48脚（P2_4，P2_3，P2_2，P2_1，P2_0）:具有4 mA输出驱动能力。
2.2 电源线引脚功能
7脚（DVDD）：为I/O提供2.0～3.6 V工作电压。
20脚（AVDD_SOC）：为模拟电路连接2.0～3.6 V的电压。
23脚（AVDD_RREG）：为模拟电路连接2.0～3.6 V的电压。
24脚（RREG_OUT）：为25，27～31，35～40引脚端口提供1.8 V的稳定电压。
25脚(AVDD_IF1 )：为接收器波段滤波器、模拟测试模块和VGA的第一部分电路提供1.8 V电压。
27脚（AVDD_CHP）：为环状滤波器的第一部分电路和充电泵提供1.8 V电压。
28脚（VCO_GUARD）:VCO屏蔽电路的报警连接端口。
29脚（AVDD_VCO）:为VCO和PLL环滤波器最后部分电路提供1.8 V电压。
30脚（AVDD_PRE）:为预定标器、和LO缓冲器提供1.8 V的电压。
31脚（AVDD_RF1）:为LNA、前置偏置电路和PA提供1.8 V的电压。
33脚（TXRX_SWITCH）: 为PA提供调整电压。
35脚（AVDD_SW）: 为LNA/PA交换电路提供1.8 V电压。
36脚（AVDD_RF2）: 为接收和发射混频器提供1.8 V电压。
37脚（AVDD_IF2）: 为低通滤波器和VGA的最后部分电路提供1.8 V电压。
38脚（AVDD_ADC）: 为ADC和DAC的模拟电路部分提供1.8 V电压。
39脚（DVDD_ADC）: 为ADC的数字电路部分提供1.8 V电压。
40脚（AVDD_DGUARD）: 为隔离数字噪声电路连接电压。
41脚（AVDD_DREG）: 向电压调节器核心提供2.0～3.6 V电压。
42脚（DCOUPL）: 提供1.8 V的去耦电压，此电压不为外电路所使用。
47脚（DVDD）: 为I/O端口提供2.0～3.6 V的电压。
2.3 控制线引脚功能
10脚（RESET_N）: 复位引脚，低电平有效。
19脚（XOSC_Q2）: 32 MHz的晶振引脚2。
21脚（XOSC_Q1）: 32 MHz的晶振引脚1，或外部时钟输入引脚。
22脚（RBIAS1）: 为参考电流提供精确的偏置电阻。
26脚（RBIAS2）: 提供精确电阻，43 kΩ，±1%。
32脚（RF_P）: 在RX期间向LNA输入正向射频信号；在TX期间接收来自PA的输入正向射频信号。
34脚（RF_N）: 在RX期间向LNA输入负向射频信号；在TX期间接收来自PA的输入负向射频信号。
43脚(P2_4/XOSC_Q2): 32.768 kHz XOSC的2.3端口。
44脚(P2_4/XOSC_Q1): 32.768 kHz XOSC的2.4端口。
3 电路典型应用
3.1 硬件应用电路
CC2430芯片需要很少的外围部件配合就能实现信号的收发功能。
图1为CC2430芯片的一种典型硬件应用电路。
电路使用一个非平衡天线,连接非平衡变压器可使天线性能更好。
电路中的非平衡变压器由电容C341和电感L341、L321、L331以及一个PCB微波传输线组成，整个结构满足RF
输入/输出匹配电阻(50 Ω)的要求。
内部T/R交换电路完成LNA和PA之间的交换。
R221和R261为偏置电阻，电阻R221主要用来为32 MHz的晶振提供一个合适的工作电流。
用1个32 MHz的石英谐振器（XTAL1）和2个电容（C191和C211）构成一个32 MHz的晶振电路。
用1个32.768 kHz的石英谐振器（XTAL2）和2个电容（C441和C431）构成一个32.768 kHz的晶振电路。
电压调节器为所有要求1.8 V电压的引脚和内部电源供电，C241和C421电容是去耦合电容,用来电源滤波,以提高芯片工作的稳定性。
3.2 软件编程
由于篇幅限制,下面仅给出在32 MHz系统时钟下，用DMA向闪存内部写入程序的流程图和部分源代码。
DMA向Flash写程序流程如图2所示。
MOV DPTR,#DMACFG ；为DMA通道结构设定一
；个带有地址的数据指针，
；开始写入DMA结构
MOV A,#SRC_HI；源数据的高位地址
MOVX@DPTR ,A
INC DPTR
MOV A,#SRC_LO；源数据的低位地址
MOVX@DPTR,A
INC DPTR
MOV A,#0DFh；高位地址的定义
MOV X@DPTR,A
INC DPTR
MOV A,#0AFh；低位地址的定义
MOVX@DPTR,A
INC DPTR
MOV A,#BLK_LEN；数据的长度
MOVX@DPTR,A
INC DPTR
MOV A,#012h；8位，单模式，Flash触发器使用
MOVX@DPTR,A
INC DPTR
MOV A,#042h；屏蔽中断，DMA高通道优先
MOVX@DPTR,A
MOV DMA0CFGL,#DMACFG_LO ；为当前的DMA结
；构设置开始地址
MOV DMA0CFGH,#DMACFG_HI
MOV DMAARM,#01h；设置DMA的0通道
MOV FADDRH,#00h；设置闪存高位地址
MOV FADDRL,#01h；设置闪存低位地址
MOV FWT,#2Ah；设置闪存计时
MOV FCTL,#02h；开始向闪存写程序
结语
目前，国内外嵌入式射频芯片中，CC2430芯片是性能最好、功能更强的一个。
它结合了市场领先的协议软件和其他Chipcon公司的软件工具，为开发出无接口、紧凑、高性能和可靠的无线网络产品提供了便利。
相信在未来几年，它的应用将会涉及到社会的更多领域。