基于CC2530的Zigbee2007/PRO協議的無線溫濕度系統設計
摘要:設計了一種基于CC2530的Zigbee2007/PRO協議無線溫濕度監控系統,以網狀網的組網方式有效解決現在市場上的各種問題,如檢測系統監控范圍小,監測節點數少等缺陷。該系統還具有自組織及自修復網絡的能力,在受干擾后可以動態切換到另一個信道工作。測試表明本系統能夠實現對多個分散位置同時進行溫濕度測試,并具備實時監控功能,不僅接收數據的準確率高,而且功耗低,具有很強的實用價值。
關鍵詞:CC2530;Zigbee2007/PRO;溫濕度監控;無線傳感網絡;網狀網
當今計算機技術跟現代通信技術的進步與發展使得Zigbee技術日漸成熟,本系統組建了一個基于Zigbee2007/PRO協議的網狀網網絡,采用了新型低功耗的傳感設備進行溫濕度信息采集,對終端節點進行了設計使得終端節點可以自主發現和加入網絡并綁定,隨即將實時檢測到的溫濕度數據發送給終端節點。無線傳感器網絡這一綜合了傳感器技術、信息處理技術和無線通信技術的新興交叉學科目前已廣泛應用于自動控制、環境監測等領域。結合Zigbee2007/PRO協議的特點和當今市場對環境監控的要求,設計了基于CC2530的Zigbee2007/PRO協議的無線溫濕度監控系統,并通過實踐對系統中的關鍵部分進行了可行性分析。
TI/Chipcon公司在IEEE802.15.4標準和ZigBee聯盟所推出的ZigBee2006規范的基礎上,發布并認證了全功能的ZigBee 2006協議棧。該協議棧全用C語言編寫并向后兼容。由于Zigbee2006改進后仍然無法滿足需求,因此在Zigbee2006的基礎上又誕生了實用性更強的Zigbee20 07/PRO,但對現在的用戶來說只需要了解應用層函數以及如何合適調用這些函數即可搭建出具有穩定性能和完善功能的Zigbee網絡了。
1 系統設計與分析
TI公司的推出的CC2530是第二代的Zigbee RF收發器,主要用于2.4 GHz的ISM頻段。其集成了1個高性能的RF收發器和1個優化的低功耗的8051微控制器內核,具有優秀的接收器靈敏度和優越的抗干擾性。同時,CC2530可以配備TI的RemoT I,ZStack或SimpliciT I等專有或標
準兼容的網絡協議棧來簡化開發。Zigbee2007/PRO協議棧Zstack-2.3.0是新一代Zigbee芯片CC2520基于Zigbee2007協議規范開發的協議棧。Zigbee協議結構采用OSI七層模型。協議以IEEE802.15.4標準作為通訊基礎,定義了物理層(PHY)和媒體訪問控制層(MAC)的標準;ZigB ee聯盟則定義了ZigBee協議的網絡層(NWK)、應用層(APL)和安全服務規范,其結構如圖1所示。
Zigbee無線網絡可分為星狀網(Star Network)和網狀網兩種拓撲結構,如圖2(a)、圖2(b)所示。星狀網連接方式比較簡單,加上Zigbee收發器受限于本身的工作范圍,只能用于組建包含節點數比較少而且范圍相對也比較小的無線網絡;網狀網的結構能夠使得無線網絡范圍大大拓展開的同時也使得無線網絡中的節點數目大大增多,非常適用于位置分散,監控節點需求量大監控對象。本系統采用了網狀網結構,
主要分為:協調器節點(Coordinator)、路由器節點(Router)和終端傳感器節點。系統結構如圖3所示。
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