MT-ZigBee硬件平台的设计

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基于ZigBee的无线控制系统软硬件设计综述

基于ZigBee的无线控制系统软硬件设计综述

基于ZigBee的无线网络控制系统软硬件设计摘要ZigBee技术因其网络投资少,安全级高,功耗低,组网方便等原因已被广泛用于传感器和自动控制领域。

此次课设从控制系统硬件入手,分别对无线模块、控制模块和电源模块进行了设计,开发出了可用PC操作的无线控制系统。

工作首先从无线控制模块的硬件入手,分别对无线模块、电源模块、传感器模块等进行了硬件设计。

无线收发部分基于ZigBee技术并选用了TI的CC2530芯片,综合考虑高频电路的设计原则及低成本原则,采用双层板设计,开发了符合该项目应用的无线模块,具有很强的抗干扰性能。

电源模块以电池和USB供电相结合,以转换高效性为原则进行了电源转换电路设计,以单输入,双电压输出的形式分别为无线模块与传感器模块提供稳压电源。

在实验室条件下,分别针对温度传感器、继电器进行了信号处理电路的设计。

在选型上综合考虑了功耗、成本、检测精度、控制可靠性等各方面因素。

硬件设计完成后,针对不同节点类型进行了协议栈应用程序开发,分别实现了点对点通信、星形传感器网络拓扑及网络拓扑形式;针对不同模块进行了信号采集程序设计。

通过对无线通信模块、电源模块、传感器模块以及相应节点程序的有序结合,完成了包括软硬件在内的整个节点的设计。

并以应用实例验证了程序的可靠性以及各传感器节点硬件电路设计的稳定可靠性。

另外,也分别对点对点通信及网状网络拓扑形式进行了硬件完成后对ZigBee协议栈进行了开发。

最后用VS2013进行了PC端控制软件的开发,设计出了简单的控制界面,软件通过串口与协调器进行通信,从而控制无线节点进行工作。

关键词:无线网、ZigBee、协调器、终端节点、客户端程序目录基于ZigBee的无线网络控制系统软硬件设计 (1)一、技术现状及课设主要工作 (3)1.1技术现状 (3)1.2课设主要工作 (3)二、方案研究及其关键技术 (3)2.1各种相关方案的比较 (3)2.1.1蓝牙技术 (3)2.1.2无线保真技术 (4)2.1.3超宽带技术 (4)2.1.4ZigBee技术 (5)2.2方案的选定及其关键技术 (7)2.3课设中涉及的关键技术 (7)三、ZigBee各节点的硬件平台设计 (8)3.1无线通信芯片参数 (8)3.2 系统设计及其框图 (12)3.3各节点硬件平台设计 (12)3.3.1电源模块设计 (13)3.3.2继电器模块设计 (14)3.3.3CC2530模块设计 (14)四、ZigBee各节点软件开发 (16)4.1开环境简介 (16)4.2 ZigBee2007协议简介 (17)4.3控制节点程序的开发 (19)4.3.1网络拓扑结构 (19)4.3.2网络拓扑及其系统开发 (19)五、上位机软件的开发 (21)5.1开发工具简介 (21)5.2控制软件简介 (21)六、系统的测试 (24)总结 (27)参考文献 (28)附录 (29)致谢 (30)一、技术现状及课设主要工作1.1技术现状现有控制系统大多采用有线网络系统,有线网络系统不仅施工困难、成本高、而且灵活性差、浪费现象严重。

zigbee课程设计

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zig bee课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解ZigBee技术的基本概念,包括其起源、特点和应用领域。

2. 学生能够掌握ZigBee网络的体系结构,了解其物理层、媒体访问控制层和网络层的工作原理。

3. 学生能够了解ZigBee协议栈的组成及其在无线传感器网络中的应用。

技能目标:1. 学生能够运用ZigBee模块进行基本的无线通信编程,实现数据发送和接收。

2. 学生能够设计并实现一个小型的ZigBee无线传感器网络系统,进行数据采集和监控。

3. 学生能够通过实验和项目实践,掌握ZigBee网络的配置、调试和维护方法。

情感态度价值观目标:1. 学生能够认识到ZigBee技术在物联网和智能生活领域的广泛应用,增强对物联网技术的兴趣和热情。

2. 学生能够在学习过程中培养团队合作意识,提高沟通与协作能力。

3. 学生能够养成积极探索、动手实践的学习习惯,培养创新思维和问题解决能力。

课程性质:本课程为信息技术课程,旨在让学生了解和掌握ZigBee技术的基本原理和应用,培养实际操作能力和创新意识。

学生特点:学生为初中生,具备一定的信息技术基础,对新鲜事物充满好奇心,喜欢动手实践。

教学要求:结合课程性质和学生特点,教学过程中应注重理论与实践相结合,鼓励学生动手实践,培养其解决问题的能力。

同时,注重培养学生的团队合作意识和创新思维。

通过分解课程目标为具体学习成果,为教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 引入ZigBee技术:介绍ZigBee的起源、发展历程、特点及其在物联网中的应用。

- 教材章节:第一章 ZigBee概述- 内容:ZigBee的发展背景、关键技术、与其他无线通信技术的对比。

2. ZigBee网络体系结构:讲解ZigBee物理层、媒体访问控制层、网络层的工作原理。

- 教材章节:第二章 ZigBee网络体系结构- 内容:各层的作用、协议栈结构、ZigBee设备类型。

3. ZigBee协议栈与应用:介绍ZigBee协议栈的组成,及其在无线传感器网络中的应用。

《2024年ZigBee技术下的智能家居系统设计》范文

《2024年ZigBee技术下的智能家居系统设计》范文

《ZigBee技术下的智能家居系统设计》篇一一、引言随着科技的飞速发展,智能家居系统逐渐成为现代家庭生活的重要组成部分。

为了实现家居环境的智能化、网络化和自动化,我们需要采用先进的无线通信技术来连接各种家居设备。

ZigBee 技术作为一种低功耗、低成本、可组网的无线通信技术,为智能家居系统的设计提供了可能。

本文将介绍ZigBee技术下的智能家居系统设计,包括系统架构、硬件设计、软件设计以及应用前景等方面。

二、系统架构设计智能家居系统架构主要包括感知层、网络层和应用层。

感知层通过各类传感器和执行器收集家居环境信息,如温度、湿度、光照等。

网络层采用ZigBee技术实现设备间的无线通信,将感知层收集到的信息传输至应用层。

应用层负责处理信息并做出相应决策,以实现对家居环境的智能控制。

三、硬件设计1. 传感器与执行器:传感器负责收集家居环境信息,如温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等。

执行器则根据系统指令对家居设备进行控制,如智能照明系统、智能空调等。

2. ZigBee模块:采用符合ZigBee标准的无线通信模块,如CC2530芯片等。

模块具备低功耗、低成本、可组网等特点,实现设备间的无线通信。

3. 控制器:控制器是智能家居系统的核心部件,负责处理传感器和执行器的信息,以及与ZigBee模块进行通信。

可采用高性能的微控制器或单片机作为控制器。

四、软件设计1. 操作系统:采用嵌入式操作系统,如Linux或RTOS等,以实现对家居设备的智能控制和管理。

2. 通信协议:采用ZigBee协议栈作为无线通信协议,实现设备间的数据传输和通信。

3. 应用程序:开发智能家居系统的应用程序,包括用户界面、控制逻辑等。

用户界面应具备友好的交互体验,方便用户进行操作和控制。

控制逻辑则根据用户需求和家居环境信息做出相应决策,以实现对家居设备的智能控制。

五、应用前景ZigBee技术下的智能家居系统具有广阔的应用前景。

首先,它可以实现家居设备的智能化控制和管理,提高家居生活的舒适度和便利性。

《基于ZigBee的无线数控手持设备的设计与实现》

《基于ZigBee的无线数控手持设备的设计与实现》

《基于ZigBee的无线数控手持设备的设计与实现》一、引言随着无线通信技术的飞速发展,无线数控手持设备在工业自动化、医疗设备、智能家居等领域的应用越来越广泛。

ZigBee作为一种低功耗、低成本、低复杂度的无线通信技术,在无线数控手持设备的设计与实现中具有重要地位。

本文将详细介绍基于ZigBee的无线数控手持设备的设计与实现过程,包括系统架构设计、硬件设计、软件设计、调试与测试以及总结与展望等方面。

二、系统架构设计基于ZigBee的无线数控手持设备的系统架构设计主要包含以下几个部分:无线通信模块、主控模块、输入输出模块以及电源模块。

其中,无线通信模块采用ZigBee技术实现设备间的无线通信;主控模块负责控制整个设备的运行;输入输出模块包括各种传感器和执行器,用于实现设备的各种功能;电源模块为整个设备提供稳定的电源供应。

三、硬件设计硬件设计是无线数控手持设备设计与实现的关键环节。

在硬件设计过程中,需要充分考虑设备的性能、功耗、成本等因素。

具体而言,硬件设计包括以下几个方面:1. 无线通信模块设计:选用适合的ZigBee无线通信芯片,并设计相应的天线和电路,以保证无线通信的稳定性和可靠性。

2. 主控模块设计:根据设备的功能需求,选择合适的主控芯片,如ARM或PIC系列单片机等,并设计相应的电路和接口。

3. 输入输出模块设计:根据设备的具体功能需求,设计相应的传感器和执行器电路,如温度传感器、压力传感器、电机驱动器等。

4. 电源模块设计:选用适合的电源芯片和电池,设计相应的充电和保护电路,以保证设备的长时间稳定运行。

四、软件设计软件设计是实现无线数控手持设备功能的核心。

在软件设计过程中,需要充分考虑设备的实时性、稳定性和可扩展性。

具体而言,软件设计包括以下几个方面:1. 操作系统设计:选用适合的嵌入式操作系统或自主设计的实时操作系统,以实现设备的实时控制和数据处理。

2. 通信协议设计:根据ZigBee通信协议标准,设计设备的通信协议,包括数据格式、传输速率、通信流程等。

基于ARM和ZIGBEE的物联网智能家居系统的设计共3篇

基于ARM和ZIGBEE的物联网智能家居系统的设计共3篇

基于ARM和ZIGBEE的物联网智能家居系统的设计共3篇基于ARM和ZIGBEE的物联网智能家居系统的设计1物联网智能家居系统是一种集成了多种智能设备并能够实现自动化控制的家居系统。

针对当前市场上普遍存在的智能设备不能相互联通的问题,基于ARM和Zigbee技术的物联网智能家居系统应运而生。

一、系统架构该智能家居系统分为四部分:边缘节点、中央控制器、云平台和移动端。

其中边缘节点指安装于每个智能设备上的模块,包括开关、传感器等;中央控制器负责管理边缘节点,接收来自云平台的指令;云平台是连接所有设备的核心,接收来自用户的指令并将其下发到中央控制器;移动端则是用户可视化操作的平台,可以通过手机、平板等移动设备实现对智能家居设备的远程控制。

二、系统原理1. 边缘节点每个智能设备都需要一个边缘节点,该节点包含了一个基于ARM架构的处理器和一个Zigbee无线通信模块,用于与中央控制器进行通信。

边缘节点还集成了各种传感器(如温度、湿度、烟雾等)和执行器(如开关、电机等)。

2. 中央控制器中央控制器是整个系统的核心,它是由一个高性能的ARM处理器组成,可用于连接所有的边缘节点,接收来自云平台的指令,并通过Zigbee 模块将指令传输到各个边缘节点上。

同时中央控制器还包含了多个GPIO接口,用于和家居电器进行连接。

3. 云平台云平台上运行了Web服务器,提供了用户界面和API,用户可以通过浏览器或移动设备接触云平台。

在云平台上设入了一个开关控制器,用户可以通过云平台界面进行开关操作。

同时,云平台还自带了一些自动化操作模式,比如定时开关、温度控制等。

4. 移动端智能家居系统的移动端是为了方便用户对家庭设备的操作进行移动控制而设计的。

移动端软件会与云平台之间建立通信,接收云平台的指令并展示出来,同时也可以通过该应用进行首次智能设备连接操作。

三、系统功能1. 基本开关系统基本开关应具备家电远程开关、延时开关等多种开关操作以及实时展示实时数据。

《基于ZigBee的无线数控手持设备的设计与实现》

《基于ZigBee的无线数控手持设备的设计与实现》

《基于ZigBee的无线数控手持设备的设计与实现》一、引言随着科技的进步和无线通信技术的发展,无线数控手持设备已成为工业自动化、远程监控等领域的重要工具。

本文旨在介绍一种基于ZigBee的无线数控手持设备的设计与实现方法。

ZigBee 作为一种低功耗的无线通信技术,其具有传输距离远、抗干扰能力强等优点,为无线数控手持设备的设计提供了有力的技术支持。

二、系统设计(一)总体设计本系统主要由无线数控手持设备和主控系统两部分组成。

其中,无线数控手持设备负责接收用户的操作指令,并通过ZigBee 无线通信技术与主控系统进行数据传输。

主控系统则负责接收来自手持设备的指令,控制执行机构的动作,并实时反馈执行结果。

(二)硬件设计1. 手持设备硬件设计:手持设备主要包括主控制器、ZigBee 无线通信模块、触摸屏显示器等部分。

主控制器采用高性能的微处理器,负责处理用户操作指令和与ZigBee模块的通信。

ZigBee 无线通信模块负责与主控系统进行数据传输。

触摸屏显示器则提供友好的人机交互界面。

2. 主控系统硬件设计:主控系统主要由控制器、执行机构、ZigBee接收模块等部分组成。

控制器采用可编程逻辑控制器(PLC)或工业计算机,负责接收和处理来自手持设备的指令。

ZigBee接收模块则负责接收手持设备发送的数据。

执行机构根据控制器的指令进行动作,完成相应的任务。

(三)软件设计1. 手持设备软件设计:手持设备软件主要包括操作系统、驱动程序、用户界面等部分。

操作系统采用嵌入式操作系统,以降低功耗和提高系统稳定性。

驱动程序负责与硬件设备的通信和数据交换。

用户界面采用触摸屏显示,提供直观的操作界面。

2. 主控系统软件设计:主控系统软件主要包括数据接收、处理和执行等部分。

数据接收模块负责接收来自手持设备的指令数据,并将其传递给处理器进行处理。

处理器根据指令数据控制执行机构的动作,并实时反馈执行结果。

三、实现方法(一)硬件实现根据系统设计要求,选用合适的硬件设备,如微处理器、ZigBee模块、触摸屏显示器等,进行电路设计和制作。

完整智能家居zigbee系统方案,代码和硬件电路设计等

完整智能家居zigbee系统方案,代码和硬件电路设计等

完整智能家居zigbee系统⽅案,代码和硬件电路设计等
本压缩包中包含zigbee⽹络层的所有设计⽅案,包括原理图,PCB,以及实现的zigbee程序,包含的设备有,插座,单路开关,双路开关,中继器,以及zigbee主机的设计。

1、原理图包含:zigbee主机,中继器,插座,单路开关,双路开关的zigbee模块原理图,以及对应的供电底板原理图。

2、PCB包含:zigbee主机,中继器,插座,单路开关,双路开关的zigbee模块PCB,以及对应的供电底板的PCB。

3、程序包含:主机程序,中继程序,插座程序,但双路开关程序,程序包含了低功耗,休眠机制,做了能量检测和信道扫描,⾃动调频机制,可以有效的避开wifi的⼲扰提⾼系统的稳定系,zigbee⽹络进⾏了加密,可以起到保护个⼈信息的⽬的,同时整个⽹络可以加载70---100个节点稳定⼯作,⼀般不会出现掉⽹现象,就算偶尔有掉⽹也能迅速⾃动重现链接上⽹络。

4、⽂档包含:设计说明⽂档,测试⽂档,测试报告,通讯协议,使⽤说明⽂档等⽂档
5、外购模块相关资料
6、安装建议⽂档。

以上为部分内容截图。

《2024年ZigBee技术下的智能家居系统设计》范文

《2024年ZigBee技术下的智能家居系统设计》范文

《ZigBee技术下的智能家居系统设计》篇一一、引言随着科技的不断进步,智能家居系统已经成为现代生活的重要组成部分。

ZigBee技术以其低功耗、低成本、高可靠性的特点,在智能家居系统中得到了广泛应用。

本文将详细介绍ZigBee技术下的智能家居系统设计,包括系统架构、硬件设计、软件设计以及实际应用等方面。

二、系统架构设计智能家居系统架构主要包括感知层、网络层和应用层。

感知层负责采集家居环境中的各种信息,如温度、湿度、光照等;网络层负责将这些信息通过ZigBee无线网络传输到应用层;应用层则负责处理这些信息,并根据需要控制家居设备。

三、硬件设计1. 传感器节点:传感器节点是智能家居系统的核心组成部分,负责采集家居环境中的各种信息。

这些节点通常采用ZigBee无线通信模块,以便与其他节点进行通信。

此外,传感器节点还需要配备相应的传感器,如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。

2. 控制器:控制器是智能家居系统的核心控制单元,负责处理传感器节点的信息,并根据需要控制家居设备。

控制器通常采用嵌入式系统,具有低功耗、高性能、高可靠性等特点。

3. 家居设备:家居设备是智能家居系统的执行单元,包括灯光、空调、窗帘等。

这些设备需要配备ZigBee无线通信模块,以便与控制器进行通信。

四、软件设计1. 协议栈:ZigBee协议栈是智能家居系统的核心软件,负责实现无线通信功能。

协议栈采用分层设计,包括物理层、MAC层、网络层和应用层等。

其中,物理层负责实现无线信号的收发功能;MAC层负责实现数据传输的可靠性;网络层负责实现节点之间的通信;应用层则负责处理应用相关的功能。

2. 应用程序:应用程序是智能家居系统的用户界面,负责与用户进行交互。

应用程序需要采用图形化界面,以便用户能够方便地控制家居设备。

此外,应用程序还需要提供丰富的功能,如远程控制、定时控制、场景控制等。

五、实际应用智能家居系统可以广泛应用于家庭、酒店、办公场所等场景。

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MT-ZigBee硬件平台的设计0 引言ZigBee技术是一种具有统一技术标准的短距离、低速率的无线通信技术,其物理层和媒体访问控制层协议为IEEE 802.15.4协议标准,网络层由ZigBee技术联盟制定,应用层的开发根据用户的实际应用需求,对其进行开发设计。

在设计开发ZigBee协议之前必须要有相应硬件平台的支撑,这里为ZigBee协议栈的实现提供了相应的硬件平台设计。

在此主要介绍了MT- ZigBee硬件平台的设计与各硬件模块的测试。

硬件平台的设计主要包括硬件平台的选型、ZigBee控制电路的硬件设计和ZigBee射频电路部分的硬件设计;硬件平台的测试主要包括各个硬件模块的测试。

1 ZigBee硬件方案在ZigBee技术联盟中,Freescale,TI,Chipeon,Philips等公司都是ZigBee标准制订的先驱。

在射频收发芯片方面,主要有FreesealeFreeseale公司的MC13192MC13192,MC13193和Chipeon公Chipeon公司的CC2420CC2420,CC2430所提供的两大解决方案。

下面简单比对这两种可选的硬件开发方案。

Freescale公司面向ZigBee技术推出了完整的硬件解决方案,其中主要包括MC13192,MC13193射频(Radio Frequenee,RF)收发芯片;与RF端相配套的低功耗HCS08核MCU;相关的传感器等。

MC13192,MC13193是符合IEEE 802.15.4标准的射频数据调制解调器,它工作在2.4 GHz频段下,与MCU通过标准的4线SPI接口通信,采用16个射频通道,数据速率为250 Kb/s。

与HCS08核MCU配套使用,可提供低成本、低功耗、经济高效的ZigBee硬件平台方案。

挪威半导体公司Chipcon推出的CC2430 射频芯片是全球首颗符合ZigBee技术标准的2.4 GHz射频芯片,它沿用了CC2420的架构。

CC2430兼容IEEE802.15.4标准,具有8051核的无线单片机。

其在单芯片上集成了 ZigBee RF前端、存储器和微控制器。

另外,CC2430内部还包含了模/数转换器(ADC)、定时器、AES-128协处理器、看门狗、32 kHz 晶振时钟、上电复位电路、掉电检测电路以及21个可编程I/O接口。

由于Freescale公司提供了详细的芯片手册、参考设计、布线设计等文档说明,为硬件平台的搭建提供了良好的开发环境。

这里在现有的ZigBee硬件方案中选择了Freescale公司提供的解决方案:MC9S08GB60和 MC13192;并以此方案为背景设计开发了MT-ZigBeeMT-ZigBee硬件平台。

2 MT-ZigBee硬件平台设计MT-ZigBee硬件平台的设计,主要包括硬件平台的选型,ZigBee控制电路的硬件设计和ZigBee射频电路部分的硬件设计。

2.1 硬件选型(1)主控MCU的选取。

从芯片内部集成功能模块、RAM和FLASH的存储容量、芯片和开发环境的熟悉程度等方面考虑,本文选择了Freescale公司生产的S08系列的8位MC9S08GB60(以下简称GB60)作为平台的主控芯片。

HCS08核,最高总线频率可达40 MHz;它内部具有64 KB的FLASH和4 KB的RAM存储空间;内部集成了1个SPI模块,适合与MC13192的通信;2个SCI模块,方便与PC通信;具有背景调试模块.能利用单线对 HCS08核的系列MCU进行方便地写入和调试,加快开发的速度并大大降低了调试的难度。

(2)物理层芯片的选取。

为了设计出低成本、低功耗、经济高效的ZigBee硬件平台.这里选择了与HCS08核MCU配套使用的MC13192芯片作为 Zig-Bee物理层芯片。

MC13192是Freescale公司于2005年推出的工作在2.4 GHz频率下短距离,低功率,工业、科学和医疗(ISM)的无线数据收发器。

MC13192与MCU的接口简单,只需四线的SPI,1个IRQ中断请求线和3个控制线。

2.2 MT-ZigBee硬件平台设计MT-ZigBee硬件平台主要包括主控MCU支撑模块;外部输入部分有电源输入模块和按键输入;MC13192无线射频通信模块;SCI串行通信模块;运行状态显示模块和现场数据采集模块,整体的硬件框图。

其中按键输入、SCI串行通信模块、液晶及运行指示灯模块设计比较简单,由于篇幅问题,不再叙述。

下面重点介绍电源输入模块、MCU支撑模块、GB60与MC13192接口电路和MC13192无线射频通信模块的硬件设计。

2.2.1 电源输入模块无线传感器网络主要用于采集现场数据,再进行相应控制。

设备均安放在采集现场,考虑到便于携带、安装,供电电源采用1节9 V的干电池。

在硬件电路上电源分为两路:一路是单独供给主控芯片GB60的电源;另一路是供给LCD、MC13192、SCI、按键和测试小灯等所有外围模块的电源。

具体电源电路。

在电源电路中,主控芯片电源在任何情况下都是存在的.这样保证任何情况下GB60都是工作的;外围模块电源受到主控芯片控制,GB60通过MOS管来控制外围模块电源:当系统正常工作时,GB60允许外围模块电源上电;当系统进入低功耗状态时,GB60切断外围模块电源.这样整个系统只有主控芯片有供电,主控芯片再进入低功耗模式(Stop Mode),这样就更好地实现了整个系统的低功耗。

注意,在切断外围模块电源时,不能直接使用一般的三极管,这样进入低功耗状态后外围模块仍然有较大的电流消耗,应该使用电流截止性能好的MOS管(如:SI2301)来实现。

2.2.2 GB60与MC13192接口电路设计GB60与MC13192的接口电路。

GB60与MC13192主要有9个连接接口:4根SPI通信接口、IRQ中断接口、3根MC13192 的控制口和MC13192时钟输出引脚。

其中对于4线SPI,根据参考手册指出,当作为SPI主机方式,同时SPI状态与控制寄存器的模式错误标志 (MODF)有效并置为1时,引脚可单独作为I/O口使用。

在该设计中GB60为SPI主机方,直接作为输出口使用,用以控制MC13192的CE使能信号。

G1360对MC13192上的寄存器、片上RAM读取和写入时都是通过标准的4线SPI接口来实现的。

通信时,MC13192只能作为从机,因此对于 MCU而言,MOSI线是发送数据线,而MISO 线是接收数据线,SPI的同步时钟由GB60在SPSCK管脚上给出,连接到MC13192的 SPICLK 上。

MC13192的IRQ管脚连接到GB60的IRQ管脚上,MC13192上产生的所有中断事件直接反映给GB60。

当GB60接收到来自MC13192的外部中断时,还要查询其中断标志寄存器,来判断产生的中断事件,并作出相应的处理。

在GB60对MC13192的3个控制口中,ATTN管脚用于MCU、将MC13192从低功耗模式下唤醒,而RXTXEN管脚则用来使能MC13192 的收发器。

在通常情况,为了降低功耗,射频芯片的收发器都是关闭的,只有在发送和接收数据时才使能有效,这样能大大降低射频芯片的功耗。

当射频芯片工作异常时,MCU也可以通过RST管脚来硬件复位MC13192。

MC13192的时钟输出引脚CLKO直接与GB60的EXTAL引脚相连接,从而GB60不再需要外部晶振电路的支持,直接采用来自MC13192的时钟源即可。

该时钟源是可编程的,能够提供8种不同的时钟频率:16 MHz,8 MHz,4 MHz,2 MHz,1 MHz,62.5kHz,32.768 kHz和16.393 kHz。

2.2.3 MC13192无线射频通信模块设计射频电路的设计是硬件设计中最为复杂的部分。

这一部分对PCB的材质、电阻电容的精度、电路的走线等都有很高的要求,其参数选择的好坏直接影响到射频电路的质量。

射频电路的设计是参考Freescale,Microchip等公司给出的参考样例进行设计开发的。

(1)MC13192支撑电路的设计。

MC13192的支撑电路包括电源电路,滤波电路和晶振电路,其逻辑连接。

VBATT和VDDINT是电源输入引脚,MC13192的正常工作电压为2.0~3.6 V,必须接一个4.7μF的稳压电容。

VDDA,VDDL01和VDDL02为经过整流的模拟电压,必须旁接一个100 nF的滤波电容。

VDD为经过内部整流的数字电压,旁接一个220 pF的滤波电容。

VDDVCO为VCO电路供电,同样必须旁接一个220 pF的电容。

XTAL1和XTAL2外接16 MHz 的专用于2.4 GHz射频电路的晶振,其旁路电容为1O pF。

(2)天线电路的设计。

用于2.4 GHz射频电路的天线有3种类型:外接直立天线、PCB 天线和片式天线。

外接直立天线的性能最好,但体积过大,只能用于对体积无要求的场合;片式天线采用集成电路来实现,性能一般,而且很难根据实际调整性能;PCB天线具有体积优势,但是对设计和PCB布线要求高,在无线传感器网络的硬件平台上应用最多。

图5为天线电路的原理图。

RFIN-和RFIN+为接收通道,2个18 pF的电容过滤掉高频干扰信号,而0.5 pF的电容能防止共扼干扰。

PAO-和PAO+为发送通道,这两个管脚和VDDA 连在一起,给发送通道提供必要的能量。

3 MIT-ZigBee硬件平台的模块测试在完成硬件电路设计后,必须对各模块的硬件电路进行测试,以保证硬件电路的可靠性。

对于整块的硬件电路,应该按模块分别焊接、调试,并逐模块调试通过后再联合起来一起调试。

在硬件PCB设计时需要预留出一定的测试节点,以便以后测量使用。

MT-ZigBee主要模块的基本测试流程如下:(1)电源模块测试。

在空的PCB电路板上首先将电源模块的相关元器件焊接好,上电后直接利用万用表测量电源的输出点,看是否得到要求的电压值,以保证其他模块能正常工作。

(2)微控制器部分测试。

当电源模块工作正常后,就需要测试GB60是否正常工作。

对于MCU的测试主要就是通过BDM烧写器与GB60通信,看是否能进行正常的擦除与写入操作。

若无法正常工作,则首先就应该仔细核对MCU支撑电路及电阻、电容的值是否正确,特别是晶振电路部分。

GB60含有4 MHz的内部时钟源,且外围电路很少,所以比较容易调试通过。

(3)MC13192模块测试。

对于MC13192射频模块的测试,主要是通过读写其内部的寄存器和缓冲区来进行测试的。

(4)其他外围模块测试。

串行通信(SCI)是通过PC实现基本的收发;测试小灯模块,主要通过MCU将相应的I/O口置不同的值,看是否能点亮对应的小灯;测试液晶LCD模块,看是否在液晶上显示指定的字符。

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