1 ZigBee硬件方案
在ZigBee技術聯盟中，Freescale，TI，Chipeon，Philips等公司都是ZigBee標準制訂的先驅。在射頻收發芯片方面，主要有Freeseale公司的MC13192，MC13193和Chipeon公司的CC2420，CC2430所提供的兩大解決方案。下面簡單比對這兩種可選的硬件開發方案。
Freescale公司面向ZigBee技術推出了完整的硬件解決方案，其中主要包括MC13192，MC13193射頻(Radio Frequenee，RF)收發芯片；與RF端相配套的低功耗HCS08核MCU；相關的傳感器等。MC13192，MC13193是符合IEEE 802．15．4標準的射頻數據調制解調器，它工作在2．4 GHz頻段下，與MCU通過標準的4線SPI接口通信，采用16個射頻通道，數據速率為250 Kb／s。與HCS08核MCU配套使用，可提供低成本、低功耗、經濟高效的ZigBee硬件平臺方案。挪威半導體公司Chipcon推出的CC2430射頻芯片是全球首顆符合ZigBee技術標準的2．4 GHz射頻芯片，它沿用了CC2420的架構。CC2430兼容IEEE802．15．4標準，具有8051核的無線單片機。其在單芯片上集成了ZigBee RF前端、存儲器和微控制器。另外，CC2430內部還包含了模／數轉換器(ADC)、定時器、AES-128協處理器、看門狗、32 kHz晶振時鐘、上電復位電路、掉電檢測電路以及21個可編程I／O接口。由于Freescale公司提供了詳細的芯片手冊、參考設計、布線設計等文檔說明，為硬件平臺的搭建提供了良好的開發環境。這里在現有的ZigBee硬件方案中選擇了Freescale公司提供的解決方案：MC9S08GB60和MC13192；并以此方案為背景設計開發了MT-ZigBee硬件平臺。

2 MT-ZigBee硬件平臺設計
MT-ZigBee硬件平臺的設計，主要包括硬件平臺的選型，ZigBee控制電路的硬件設計和ZigBee射頻電路部分的硬件設計。
2．1 硬件選型
(1)主控MCU的選取。從芯片內部集成功能模塊、RAM和FLASH的存儲容量、芯片和開發環境的熟悉程度等方面考慮，本文選擇了Freescale公司生產的S08系列的8位MC9S08GB60(以下簡稱GB60)作為平臺的主控芯片。HCS08核，最高總線頻率可達40 MHz；它內部具有64 KB的FLASH和4 KB的RAM存儲空間；內部集成了1個SPI模塊，適合與MC13192的通信；2個SCI模塊，方便與PC通信；具有背景調試模塊．能利用單線對HCS08核的系列MCU進行方便地寫入和調試，加快開發的速度并大大降低了調試的難度。
(2)物理層芯片的選取。為了設計出低成本、低功耗、經濟高效的ZigBee硬件平臺．這里選擇了與HCS08核MCU配套使用的MC13192芯片作為Zig-Bee物理層芯片。MC13192是Freescale公司于2005年推出的工作在2．4 GHz頻率下短距離，低功率，工業、科學和醫療(ISM)的無線數據收發器。MC13192與MCU的接口簡單，只需四線的SPI，1個IRQ中斷請求線和3個控制線。
2．2 MT-ZigBee硬件平臺設計
MT-ZigBee硬件平臺主要包括主控MCU支撐模塊；外部輸入部分有電源輸入模塊和按鍵輸入；MC13192無線射頻通信模塊；SCI串行通信模塊；運行狀態顯示模塊和現場數據采集模塊，整體的硬件框圖如圖1所示。其中按鍵輸入、SCI串行通信模塊、液晶及運行指示燈模塊設計比較簡單，由于篇幅問題，不再敘述。下面重點介紹電源輸入模塊、MCU支撐模塊、GB60與MC13192接口電路和MC13192無線射頻通信模塊的硬件設計。

2．2．1 電源輸入模塊
無線傳感器網絡主要用于采集現場數據，再進行相應控制。設備均安放在采集現場，考慮到便于攜帶、安裝，供電電源采用1節9 V的干電池。在硬件電路上電源分為兩路：一路是單獨供給主控芯片GB60的電源；另一路是供給LCD、MC13192、SCI、按鍵和測試小燈等所有外圍模塊的電源。具體電源電路如圖2所示。

在電源電路中，主控芯片電源在任何情況下都是存在的．這樣保證任何情況下GB60都是工作的；外圍模塊電源受到主控芯片控制，GB60通過MOS管來控制外圍模塊電源：當系統正常工作時，GB60允許外圍模塊電源上電；當系統進入低功耗狀態時，GB60切斷外圍模塊電源．這樣整個系統只有主控芯片有供電，主控芯片再進入低功耗模式(Stop Mode)，這樣就更好地實現了整個系統的低功耗。注意，在切斷外圍模塊電源時，不能直接使用一般的三極管，這樣進入低功耗狀態后外圍模塊仍然有較大的電流消耗，應該使用電流截止性能好的MOS管(如：SI2301)來實現。
2．2．2 GB60與MC13192接口電路設計
GB60與MC13192的接口電路如圖3所示。GB60與MC13192主要有9個連接接口：4根SPI通信接口、IRQ中斷接口、3根MC13192的控制口和MC13192時鐘輸出引腳。其中對于4線SPI，根據參考手冊指出，當作為SPI主機方式，同時SPI狀態與控制寄存器的模式錯誤標志(MODF)有效并置為1時，引腳可單獨作為I／O口使用。在該設計中GB60為SPI主機方，直接作為輸出口使用，用以控制MC13192的CE使能信號。