基于ZigBee的无线通信组网设计
物联网简介及基于ZigBee的无线传感器网络
物联网简介及基于ZigBee的无线传感器网络摘要物联网，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域，给IT和通信带来了广阔的新市场。
积极发展物联网技术，尽快扩展其应用领域，尽快使其投入到生产、生活中去，将具有重要意义。
ZigBee无线通信技术是一种新兴的短距离无线通信技术，具有低功耗、低速率、低时延等特性，具有强大的组网能力与超大的网络容量，可以广泛应用在消费电子品、家居与楼宇自动化、工业控制、医疗设备等领域。
由于其独有的特性，ZigBee无线技术也是无线传感器网络的首选技术，具有广阔的发展前景。
ZigBee协议标准采用开放系统接口(051)分层结构，其中物理层和媒体接入层由IEEE802.15.4工作小组制定，而网络层，安全层和应用框架层由ZigBee联盟制定。
本文首先从概念、技术架构、关键技术和应用领域介绍了物联网的相关知识，然后着重介绍了基于ZigBee的无线传感器网络，其中包括无线传感网简介、ZigBee技术概述和基于ZigBee的无线组网技术。
关键词：物联网；ZigBee；无线传感器网络物联网简介物联网概念“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。
其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。
最简洁明了的定义：物联网(Internet of Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。
技术架构从技术架构上来看，物联网一般可分为三层：感知层、网络层和应用层。
感知层是物联网的皮肤和五官-用于识别物体，采集信息。
基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的设计
式 ，这 种组 合 方式 的兼容 性 与芯 片之 间 的数 据 传输 可 靠 性强 ，而 且能 实现 节点 的更 微小 化和 极低 的功 耗 。
１１ 无 线 传 感 器 网 络 节 点 组 成 ．
离无 线通 信 。Ｚｇ ｅ 技 术 的 出现 就 弥 补 了低 成 本 、低 ｉＢ ｅ 功耗 和低 速率 无 线通 信市 场 的空 缺 ，大大 减少 资源 的
Ｚｇ ｅ 技 术是 在 Ｉ Ｅ ０ ．５ 协议 标 准 的 基 础 上 ｉ ｅ Ｂ Ｅ Ｅ８ ２１ ． ４ 扩展起 来 的 ，是 一种 短距 离 、低 功耗 、低 传输 速 率 的 无 线通 信技 术 。该 技术 主 要针 对低 速 率 传感 器 网络而
提 出 ，能够 满 足 小 型 化 、低 成 本 设 备 的无 线 联 网要 求 ，可 广泛应 用 于工业 、农 业 和 日常生 活 中 。 Ｚｇ ｅ 无 线 网络 根据 应 用 的 需要 可 以组 织成 星型 ｉＢ ｅ 网络 、 网状 网络 和 簇状 网络 三 中拓 扑结 构 。Ｚｇ ｅ 网 ｉＢ ｅ
匾露 翻
大 气 压 力 等 ：数 据 处 理 单 元 控 制 整 个 节 点 的处 理 操
作 、路 由协 议 、同步 定 位 、功 耗 管理 和任 务 管 理 等 ： 数 据传 输 单元 用 于与 其 他节 点进 行无 线 通信 、交换 控 制 消 息及 收发 采 集数 据 ：电源管 理单 元 选 通所 用 到 的
无线 收发模块
内进行发送 。协调 器会定期 以一 个标知 为信标帧 的超级 帧开始 发送 ，并且 希望 网络 中 的所 有节 点与此 帧 同步 。 在这个超级 帧中为每个节点分 配了一个特 定 的时 隙 ，在
该时隙 内允许节点 发送和接 收数 据 。超级 帧可能还 含有
基于ZigBee的井下无线传感网络系统设计
置 。 文 中无 线 传 感 网 络 节 点 主 要 由ＴＩ 本 生 产 的 ＣＣ２ ３ ／ＣＣ２ ３ 片 上 系统 和一 些外 围 ４０ ４１ 辅 把 温 度 信 号 转 换 为 模 并 拟 电压 信 号 输 出 ， 储 在 ＣＣ ４ ０ 存储 器 存 ２３ 的
网络 节 点 ， 用 基 于 Ｉ 采 ＥＥＥ８ ２． ５． 标 准 的 ０ １ ４ Ｚｉ ｅ 术 进 行 数 据通 信 的无 线 传 感 器 网 ｇＢｅ 技
点的外 围电路会有差别 。
２ ２传 感器 电路 ． （ ） 斯 传 感 器 ： 文 中采 用 ＵＬ ６ ， １瓦 本 －２ ４ －６是 无 线 传 感 网络 的 节 点 主 要 分 有 用 于 采 ＵＬ ２ ４ 一 种 实用 的 低功 耗 瓦 斯 传 感 器 ， 集 数 据 的传 感 器 节 点 ， 由节 点 和 汇 聚 节 具 有性 能优 良 、 定 可 靠 的 特 点 。 的工 作 路 稳 它
节 ２３ 正 常 的生 产和 人 员的生 命 安全 ， 因此将 新 技 据 采 集 控 制 中 心 由数 据 采 集 监 控 软 件 、 配 件 电 路 也不 完全 相 同 ， 点采 用 由ｃＣ ４ ０ 数 网络 的总 体 方 组 成 的 核 心 板 和 底 版 组 成 ， 同 类 型 的 节 不 术 、 方 法 应用 于 煤矿 安 全信 息 系 统 中有 着 置 模块 、 据 库 等 部 分 组 成 。 新
所 重大 的现 实意 义 。 现今 的 煤矿 安 全 信息 系统 案 示 意 图 如 图 ｌ 示 。 大 多是 由有线 网络 构成 ， 着煤 矿 开采 的加 随 速， 有线 网络 在 扩 展性 、 灵活性 、 盖率 等 方 覆 面 都存 在 严重 的 不 足 ， 了更 好 的 解决 这 些 为 问题 ， 线 网络 是 最 好 的 选 择 。 无 Ｚ ｇ ｅ 是 一 种 短 距 离 、 速 率 、 功 耗 ｉＢ ｅ 低 低
基于ZigBee无线通信技术的智能公交系统设计
Ｉ Ｅ８ ２ １． 提 供 两 种 物 理 层 的选 （６ ／ １Ｍ ｚ ２ ４Ｈ ） Ｅ Ｅ ０ ． ５４ ８ ８ ９ ５Ｈ 和 ． Ｇ ｚ 。 这 两种 物 理 层 都 采 用 直 接序 列扩 频 （ｓ ｓ 技 术 。 Ｄｓ） ３ 系统 设 计
交通问题 日趋严峻 。表现为污染大 、交通效率低下等 。政 府随之提 出倡议 ，提 倡大 家乘坐 公共交 通 。但 就 目前 而 言，落后 的公交管理系统导致运营效率低下 以及乘客感觉 服 务质量差等结果 。本文提 出基 于ｃ ２ ２ 与ｍ ｐ ３ 构建的 ｃ ４ ０ ｓ４ ０ Ｚ ｇ ｅ 无线通 信网络将 公交 管理系统智能化，提高公交调 ｉＢ ｅ
中目西 部科技 ２ １ 年０ 月 （ ００ ６ 下旬 ）第０ 卷 第１ 期总 第２ ５ ９ ８ １ 期
基于Ｚｇ ｅ无线通信技术的智能公交系统设计 ｉ ｅ Ｂ
杨 光 魏 小景 李荣佳 张 晓娇 刘海南
（ 安 建 筑科 技 大 学 信 息 与控 制 工 程 学 院 ， 陕 西 西 安 ７ ０ ５ 西 １ ５） ０
关键 词：Ｚ Ｂｅ ｉ ｅ；公 交系统 ；ｃ２ ２ ； Ｍ Ｐ ３ ｇ ｃ４０ Ｓ４０
Ｄ Ｉ Ｉ ．９ ９ Ｊｔ ｎ１ ７１ ５ ６２ ．８０ Ｏ ： ３ ６ ／．ｓ． ６ —６ ９ ．０１ １ ．２５ Ｏ ｓ ０
ｌ 引言
随 着 经 济 的发 展 、环 保 和 可持 续 发 展 的提 出 ，城 市 的
电路就 能正常工作 。Ｃ２ ２射 频信号的收发采用差分方式进 Ｃ４０
度 效 率 ，提 升 公 交 服 务 质 量 。
本系统硬件 由微处理器、无线收发芯片及天线等 部分组 成 （ 见图２ ），微处理器通过Ｓ Ｉ Ｐ 总线和一些 离散控制信号与 Ｒ 收发器相连 。微处理器充当Ｓ Ｉ Ｆ Ｐ主器件而Ｒ 收发器充当从器 Ｆ 件 。控制器实现 了ＩＥ ０ ．５４ ＭＣ ＥＥ ８２ １． Ａ 层￣Ｚ ｇｅ协议层 ，包 ｉＢ ｅ 含 了特定应用 的逻辑，使用Ｓ Ｉ Ｐ 总线与Ｒ 收发器交互 。 Ｆ
基于ZigBee的无线传感器网络网关的设计与实现
网关首 先启 动 Ｚｇ ｅ ｉＢｅ网络 ， 后 显示 出 已经有 然
一
立节点重新接入 该网络。如果失败， 者设备 以前 或 并不在某一 网络 中 ， 它将尝 试 以新节 点 加 入 网络 。 则 它首先 发 出 Ｎ ＭＥ Ｎ Ｔ Ｒ — ＩＣ Ｖ Ｒ —ｅ ｕｓ Ｌ — Ｅ ＷＯ Ｋ Ｄ Ｓ Ｏ Ｅ Ｙ ｒｑ ｅｔ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｔｈ ｓ ａ ｅ ｇｖ ｓ ｕ ｆ ｅ ｉ ｅ ｆ ｗｉｅｅ ｓ ｅ ｓ ｒ ｅｗｏ ｋ ａ ｅ ｙ ａ ｅ ｏ ＺｉＢｅ ｔａ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｉ ｅ ｏ ｔ ｌ ｄ ｓｇ ｏ ａ ｒ ｌｓ ｓ ｎ ｏ ｎ ｔ ｒ ｇ ｔｗａ ｂ ｓ ｄ ｎ ｇ ｅ
摘
要 ：文 中给 出 了基 于 Ｚｇｅ 技 术 的 无线 传 感 器 网络 网关 的设 计 方案 。 网关 节点 以微 芯公 司 ｉ ｅ Ｂ
的 ＰＣＡ Ｊ２ Ｇ ００单片机为 Ｍ Ｕ Ｉ２ Ｆ１８ Ａ １ Ｃ ，射频芯片为 Ｍ Ｆ ４４ Ｍ Ｒ ２Ｊ０ Ａ，采用 串Ｉ转 以太网模块达到协 ： ／
ｃ ｎ ｅ ｓｏ ．Ｉ ｕ ｅ ｅ ｏ ｅ —ｏ ｒ ｅ ｉＢｅ ｒ ｔｃ ｌｓ ｃ ｏ ｏ ｔ ａ ｅ ｏ ｖ ｒｉｎ ｔ ｓ ｓｔ ｐ ｎ ｓ ｕ ｃ ｄ Ｚ ｇ ｅ ｐ ｏｏ ｏ ｔ ｋ ｆ ｒｓ ｆ ｒ ． ｈ ａ ｗ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ＺｉＢｅ ｇ ｅ； ｗｉｅ ｅ ｓ ｓ ｎ ｏ ｅｗｏ ｋ； ｓｎ ｌ ｃ ｉ ｍｉｒ ｃ ｍｐ ｔｒ ｓ ｒａ ｏ ｔ ｔ Ｅｔ ｒ ｅ ； ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｒ ｉ ｇｅ ｈ ｐ ｃ ｏ ｕｅ ； ｅｉ ｌ ｐ ｒ ｏ ｏ ｈｅｎ ｔ
好是 ９ ） ｖ 未稳 压 的直 流 电源 ， 经过 变压 器变压 、 稳压
数据 先存 放在 数 据 储 存器 当 中 ， 理 器 通过 寄 处
基于ZigBee的智能家庭无线控制网设计
１引言
国 内 外现 有 的 智 能 家 居 系 统 的构 建 主 要 基 于 有 线 网络 技 术 ， 在 着 布 线 烦 琐 、 存 无法 实 现 移 动访 问 、施 工 周 期长 、后 期 维 护 困 难 等 问 题 ， 些 特 点 限制 了 它 在 数 字 这 家 居 系 统 中 的 应 用 。 因 此 ， 入 无 线 技 术 引 来 解决 这 些 问 题 的家 庭 无 线 控制 网络 便 应 运而生 。
了功 能 强大 的 家 庭 无 线控 制 网 。 可 实现 环 境 检 测 ， 防 报 警 ， 光 控 制 、 家 用 电器 控 制 场 景 控 制 等 无 线 控 制及 ＰＳ 安 灯 ＴＮ 远 程 控 制 。
关键词 ： 家庭 无线控制 网 Ｚ ｇ ｅ 红外 学习 远程控制 场景控制 ｉＢ ｅ 中图分类号 ：Ｐ ７ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６４ ０８ （０８１ （ 一 ０ ８ ０ １７ — ９Ｘ ２０ ）２ｃ ０ ２— １ ）
设备 ， 简 功能 设 备相 对全 功 能设 备协 议 栈 精 网络 的 自组 织 、 自愈能 力强 ， 通信可靠 。 数据 安全 ： Ｚｇ ｅ？ ｉＢ ｅ 提供 了数 据完整性 简单 并且 内存 更小 ， 能 和某 个全 功能 设 备 只 进行 交 互 。而 全功 能 设备具 有 完备 的 Ｉ Ｅ 检查 和鉴 权功 能 ， Ｅ Ｅ 采用 Ａ Ｓ ２ 加 密算 法。 Ｅ 一１８ ８ ２ １ ． 协 议功 能 ， ０ ．５ ４ 能与其 传输 范 围内 的任 工 作 频 段 灵活 ： 用 频 段 为 ２ ４ Ｈｚ 使 ．Ｇ 、 ６ ＭＨｚ ９ ５ 和 ｌ ＭＨｚ 均 为免 费频 段 。 ， 何 节 点进行 交 互 。两种 设 备相 互 组合 ， 以 ８ ８ 可 组 成 网状 网络 、星 型 网络 和 树 型 网络 。 Ｚ ｇ ｅ 技 术 的 主要 优势 包 括 ： ｉｂ ｅ ３基于Ｚ ｂｅ ｉ ｅ的无线家庭控 制网络 的设计 ｇ
基于Zigbee技术的家用无线网关的设计
收稿 日 ：００— １ ８ 期 ２ １ ０ 一Ｏ
作者简介 ： 张艳婷 （９ ５ ， ， １８一） 女 广西桂林人 ， 硕士研 究生， 主要从 事移动与个人通信 方面的研 究。
合 嵌 入 式 系统 ， 到 了连 接 组 网和 交换 信 息 的 能 力 。 达
关 键 词 ： 用 网 关 ；Ｚｇｅ ；Ｔ Ｐ Ｉ ； 串口调 试 家 ｉ ｅ Ｃ ／Ｐ ｂ
中图分类号 ：Ｎ １．２ Ｔ ９９ ７
文献标识码 ： Ａ
Ｏ 引言
网关对于使用过 网络 的人也许都不 陌生 ， 如家中或者办 公室 中的连接个人电脑与 国际互 联网的路 由器 。这里讨 论 的网关 ， 它的作用不是连接你 的个人 电脑到互联 网上遨 游， 而是将你家中大大小小的家用电器连接到你 的个人 电脑上 ， 进而不需要你走 进家 中就能通 过 Ｐ ｃ机 控制家用 网关来 获 取家电信息和控制它们。因为采用 了 Ｚｇｅ 无线技术 ， 以 ｉ ｅ ｂ 所 又称为家用无线 网关。
山西电子技术 ２１ ０ ０年第 ２期
文章 编 号 ：６４４ ７ （０ ０ ０ －０４０ １７ －５ ８ ２ １ ）２０ ７ －２
网络 技 术
基 于 Ｚｇ ｅ 技 术 的 家 用 无 线 网关 的 设 计 ｉ ｅ ｂ
张艳婷
（ 林 电子科技 大 学， 桂 广西 桂 林 ５ １０ ） ４ ０４
ＰＡＮ 协 调 器 主
Ｐ ＡＮ主 协 调 器
中的数据发送 到 以太 网 中。开启 Ｚｓ￣ 线网关 ， 它的 ｉｂ￣无 其 Ｒ Ｄ节点通过 与其通信 ， Ｆ 加入到该无线 网络中。这样 Ｚ ｂｅ ｉ ｅ ｇ 无 线 网 关 就 可 以管 理 所 有节 点 。 这里涉及 两个 主要协议栈 ：ｉ ｅ Ｚｇ ｅ协议 栈和 Ｔ Ｐ Ｉ ｂ Ｃ ／Ｐ协
基于ZigBee技术的低功耗无线温度传输系统设计
基于ZigBee技术的低功耗无线温度传输系统设计摘要:基于ZigBee无线传感器网络节点功能及温度采集参数算法,结合标准PT100输入接口,采用掌上智能终端PDA作为中继显示,设计了ZigBee低功耗无线温度数据采集及传输系统,并进行了调试和实验,实验结果表明,该系统可实现在70m范围内实时传送采集到的温度数据,系统功耗<20mA。
关键词:无线传感器网络ZigBee 低功耗温度采集ZigBee无线传感器网络技术作为一种全新的短距离无线通信技术,在智能控制、无线监控及环境监测等领域得到了广泛应用。
在有线数据采集及传输过程中,存在着系统布线麻烦、功耗大、代价高的问题,而采用传统的无线数据采集及传输方式,也存在着通信协议复杂、系统代价高及功耗大的缺点。
在基于ZigBee的无线传感器网络中,可以由全功能设备作为Sink节点,终端节点一般使用削减功能设备来降低系统的成本和功耗,来提高电池的使用寿命。
通过研究降低ZigBee节点功耗的方法来实现低功耗温度数据采集及传输。
本文基于ZigBee无线传感器网络节点的硬件原理及软件设计方法,应用ZigBee CC2430芯片实现了ZigBee无线传感器网络温度数据采集节点的硬件及软件设计,搭建了基于ZigBee的低功耗温度数据采集及传输系统,同时结合掌上智能PDA以及上位机,在服务端实现了传感器采集温度数据的监控系统。
1 设计方案工业现场常常需要采集大量的现场数据,并需要将采集到的数据传输到主机进行处理和分析,数据采集及传输的性能将会直接影响到整个系统的功效。
在一些情况下,数据的传输如果采用有线网络,则存在维护难、可靠性低等问题,采用基于ZigBee的无线传感器网络技术实现温度等数据采集及通信是一种切实可行的方案。
选取TI公司CC2420芯片来实现ZigBee温度数据采集系统的应用。
掌上终端PDA 数据采集系统在无线传感器网络中,不仅可以与网内其他节点通过CC2430无线射频模块实现无线通信,还可以与系统中的上位机服务器进行数据交互。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于ZigBee的无线通信组网设计
ZigBee是一种低功耗、低速率的无线通信技术，主要应用于物联网领域。
ZigBee通信具有传输距离短、传输速率低、传输能耗低等特点，是一种适合于分散、小型化、低功耗的应用场景的通信技术。
基于ZigBee的无线通信组网设计主要包括三个方面：硬件设计、网络协议设计和应用设计。
一、硬件设计
硬件设计是基于ZigBee通信的无线通信组网设计的第一步。
硬件设计的主要任务是设计并实现节点硬件，包括节点电路、节点封装、节点外壳等。
硬件设计的关键是实现节点的低功耗，这需要在电路设计时尽可能地减少功耗。
另外，硬件设计还包括节点的电源管理。
由于ZigBee通信需要长期运行，节点需要尽可能地减少能耗，因此电源管理是硬件设计的一个重点。
节点可以通过睡眠/唤醒模式来实现节能。
二、网络协议设计
网络协议是基于ZigBee通信的无线通信组网设计的核心部分。
网络协议设计包括ZigBee网络拓扑结构的设计、路由协议的设计、数据帧的设计、通信协议的设计等。
ZigBee网络拓扑结构可以采用星型、网状或混合结构。
路由协议是ZigBee网络中最关键的部分，它可以通过协商路由路径、选择最优路径、指定节点通信路径等方式来实现数据传输。
数据帧设计包括数据包格式、封装协议、数据帧交换等。
通信协议设计包括数据传输协议、错误校正协议、安全协议等。
三、应用设计
节点应用包括节点端设备的功能实现，例如温度传感器、湿度传感器、光线传感器等设备的数据采集，以及数据的存储、处理、展示等功能。
整体应用则是将所有节点的数据汇聚起来，进行分析、处理、展示等。
总的来说，基于ZigBee的无线通信组网设计需要从硬件、网络协议和应用三个方面进行设计。
在选择硬件时要注意低功耗、高可靠性和低成本；在网络协议设计时要注意路由协议、数据帧设计和安全。
在应用设计时要考虑节点应用和整体应用的需求，以实现高效的物联网应用场景。