STM32W無(wú)線射頻ZigBee單片機(jī)原理與應(yīng)用基本信息

書(shū)名 STM32W無(wú)線射頻ZigBee單片機(jī)原理與應(yīng)用 作者 沈建華,郝立平
出版社 北京航空航天大學(xué)出版社 出版時(shí)間 2010-9-1
裝幀 平裝 開(kāi)本 16

第1章 概述1

1.1 標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線射頻技術(shù)1

1.2 無(wú)線傳感網(wǎng)(WSN)技術(shù)2

1.2.1 特性3

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范3

1.2.3 軟件結(jié)構(gòu)3

1.2.4 操作系統(tǒng)4

1.2.5 算法5

1.2.6 信息處理5

1.2.7 關(guān)鍵問(wèn)題5

1.3 IEEE 802.15.46

1.3.1 協(xié)議架構(gòu)7

1.3.2 網(wǎng)絡(luò)模型9

1.3.3 數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)10

1.3.4 可靠性和安全性11

1.4 ZigBee12

1.4.1 ZigBee協(xié)議棧12

1.4.2 ZigBee尋址機(jī)制13

1.4.3 硬件和軟件14

1.4.4 協(xié)議14

1.4.5 設(shè)備類型15

1.4.6 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?6

1.4.7 路由機(jī)制17

1.4.8 應(yīng)用18

1.5 RF4CE19

1.6 6LoWPAN21

1.7 STM32W108簡(jiǎn)介22

第2章 STM32W108引腳與電氣特性25

2.1 STM32W108的引腳25

2.2 操作條件35

2.2.1 絕對(duì)最大額定值35

2.2.2 正常操作條件36

2.2.3 上電操作條件37

2.3 時(shí)鐘頻率38

2.3.1 高頻內(nèi)部時(shí)鐘特性(表2.10)38

2.3.2 高頻外部時(shí)鐘特性(表2.11)38

2.3.3 低頻內(nèi)部時(shí)鐘特性(表2.12)39

2.3.4 低頻外部時(shí)鐘特性(表2.13)39

2.3.5 ADC特性39

2.4 直流電氣特性41

2.5 數(shù)字I/O特性44

2.6 非RF系統(tǒng)電氣特性45

2.7 RF電氣特性46

2.7.1 Rx接收46

2.7.2 Tx發(fā)射46

2.8 型號(hào)命名與封裝47

2.8.1 STM32W108型號(hào)命名 47

2.8.2 STM32W108封裝尺寸48

第3章 STM32W108系統(tǒng)模塊51

3.1 內(nèi)部供電域52

3.1.1 內(nèi)部穩(wěn)壓電源52

3.1.2 外接穩(wěn)壓電源53

3.2 復(fù)位與時(shí)鐘53

3.2.1 復(fù)位53

3.2.2 時(shí)鐘56

3.3 系統(tǒng)定時(shí)器58

3.3.1 樹(shù)型狗定時(shí)器58

3.3.2 睡眠定時(shí)器59

3.3.3 事件定時(shí)器59

3.4 電源管理59

3.4.1 喚醒源60

3.4.2 基本睡眠模式60

3.4.3 可選的深睡眠62

3.4.4 睡眠模式下使用調(diào)試器62

3.5 內(nèi)部存儲(chǔ)器62

3.5.1 Flash存儲(chǔ)器63

3.5.2 隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器SRAM64

3.5.3 存儲(chǔ)保護(hù)單元65

3.6 硬件AES加速器65

3.7 無(wú)線射頻模塊65

3.7.1 接收(Rx)通道66

3.7.2 發(fā)送(Tx)通道66

3.7.3 校準(zhǔn)67

3.7.4 集成MAC模塊67

3.7.5 包跟蹤接口(PTI)67

3.7.6 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器68

3.8 調(diào)試支持68

第4章 STM32W108片內(nèi)外設(shè)69

4.1 GPIO69

4.1.1 功能描述70

4.1.2 外部中斷74

4.1.3 調(diào)試控制和狀態(tài)75

4.1.4 I/O復(fù)用功能75

4.1.5 通用輸入輸出(GPIO)寄存器77

4.2 通用定時(shí)器83

4.2.1 功能描述84

4.2.2 定時(shí)器中斷111

4.2.3 通用定時(shí)器(1和2)寄存器111

4.3 串行接口126

4.3.1 功能描述126

4.3.2 配置127

4.3.3 SPI主模式128

4.3.4 SPI從模式131

4.3.5 雙線串行接口(TWI)134

4.3.6 通用異步收發(fā)器(UART)137

4.3.7 直接內(nèi)存訪問(wèn)(DMA)通道141

4.3.8 串行控制器寄存器142

4.3.9 SPI主模式寄存器144

4.3.10 SPI從模式寄存器146

4.3.11 雙線串行接口(TWI)寄存器146

4.3.12 通用異步收發(fā)器(UART)寄存器147

4.3.13 DMA通道寄存器149

4.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC155

4.4.1 功能描述156

4.4.2 ADC中斷161

4.4.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)寄存器162

4.5 中斷166

4.5.1 嵌套向量中斷控制器(NVIC)167

4.5.2 事件管理器169

4.5.3 嵌套向量中斷控制器(NVIC)中斷172

第5章 STM32W108開(kāi)發(fā)工具177

5.1 IAR EWARM177

5.1.1 安裝IAR178

5.1.2 創(chuàng)建一個(gè)IAR工作區(qū)180

5.1.3 創(chuàng)建一個(gè)新工程181

5.1.4 添加文件或新建文件182

5.1.5 設(shè)置工程選項(xiàng)卡183

5.1.6 編譯和鏈接186

5.2 仿真器186

5.2.1 安裝仿真器驅(qū)動(dòng)187

5.2.2 調(diào)試187

5.2.3 調(diào)試窗口188

5.3 抓包分析工具189

5.3.1 EmSniffer簡(jiǎn)介190

5.3.2 軟件功能190

第6章 STM32W108協(xié)議棧與應(yīng)用199

6.1 STM32W108固件類型199

6.2 IEEE 802.15.4 MAC協(xié)議棧與應(yīng)用200

6.2.1 使用MAC庫(kù)API設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用程序201

6.2.2 STM32W108 MAC應(yīng)用示例210

6.3 EmberZNet協(xié)議棧與應(yīng)用225

6.3.1 基礎(chǔ)應(yīng)用設(shè)計(jì)225

6.3.2 安全概述與設(shè)計(jì)235

6.3.3 高級(jí)設(shè)計(jì)考慮262

6.3.4 sink_sensor實(shí)驗(yàn)例程277

6.4 RF4CE協(xié)議棧與應(yīng)用294

6.4.1 RF4CE協(xié)議?;A(chǔ)294

6.4.2 使用STRF4CE API296

6.4.3 使用RF4CE庫(kù)設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用程序302

6.4.4 RF4CE應(yīng)用示例304

6.4.5 RF4CE 示例代碼309

第7章 STM32W108系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用320

7.1 STM32W108硬件設(shè)計(jì)320

7.1.1 RF設(shè)計(jì)320

7.1.2 非RF設(shè)計(jì)323

7.2 2.4G天線選擇與設(shè)計(jì)325

7.2.1 2.4G天線分類與選擇325

7.2.2 2.4G倒F型PCB天線330

7.2.3 2.4G小尺寸PCB天線331

7.3 STM32W108應(yīng)用模塊與開(kāi)發(fā)套件332

7.3.1 STM32W108應(yīng)用模塊(EMZ3018/3118)332

7.3.2 開(kāi)發(fā)套件337

7.4 基于STM32W108的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀355

7.4.1 硬件設(shè)計(jì)355

7.4.2 軟件設(shè)計(jì)358

7.5 ZigBee-WiFi無(wú)線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)362

7.5.1 硬件設(shè)計(jì)363

7.5.2 軟件設(shè)計(jì)365

7.5.3 網(wǎng)關(guān)接口擴(kuò)展369

參考文獻(xiàn)370

STM32W無(wú)線射頻ZigBee單片機(jī)原理與應(yīng)用造價(jià)信息

市場(chǎng)價(jià) 信息價(jià) 詢價(jià)
材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 市場(chǎng)價(jià)
(除稅)
工程建議價(jià)
(除稅)
行情 品牌 單位 稅率 供應(yīng)商 報(bào)價(jià)日期
射頻卡暖氣閥 公稱直徑DN(mm):15;閥體材質(zhì):灰鑄鐵 查看價(jià)格 查看價(jià)格

博思達(dá)

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射頻卡暖氣閥 公稱直徑DN(mm):15;品種:暖氣直通式溫控閥;閥體材質(zhì):灰鑄鐵 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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射頻卡暖氣閥 公稱直徑DN(mm):20;閥體材質(zhì):灰鑄鐵 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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射頻卡暖氣閥 公稱直徑DN(mm):20;品種:暖氣直通式溫控閥;閥體材質(zhì):灰鑄鐵 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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射頻卡暖氣閥 閥體材質(zhì):灰鑄鐵;公稱直徑DN(mm):40 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 除稅
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行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時(shí)間
γ射探傷機(jī) 192/IY 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年4季度信息價(jià)
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臺(tái)班 汕頭市2012年2季度信息價(jià)
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臺(tái)班 汕頭市2012年1季度信息價(jià)
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臺(tái)班 汕頭市2011年4季度信息價(jià)
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臺(tái)班 廣州市2011年1季度信息價(jià)
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臺(tái)班 廣州市2010年4季度信息價(jià)
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臺(tái)班 廣州市2010年2季度信息價(jià)
材料名稱 規(guī)格/需求量 報(bào)價(jià)數(shù) 最新報(bào)價(jià)
(元)
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人臉識(shí)別單片機(jī) 人臉識(shí)別單片機(jī)|1個(gè) 1 查看價(jià)格 惠州市金力工程技術(shù)有限公司 廣東   2022-11-21
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無(wú)線射頻 CRRFA-Ⅱ采用RF-433MHz觸屏無(wú)線通信;采用CR-NET總機(jī)通信;支持CR-NET總供電及DC12V供電;最大無(wú)障礙通信距離50m;電源指示燈和狀態(tài)指示燈;支持多種無(wú)線觸屏和支持CR-PGMIII、CR-PGMIIIA主機(jī)|27臺(tái) 1 查看價(jià)格 廣州市天譽(yù)創(chuàng)高電子科技有限公司    2015-11-24
Zigbee網(wǎng)關(guān) Zigbee3.0無(wú)線協(xié)議,有網(wǎng)口其他參數(shù)詳見(jiàn)《招標(biāo)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》|1個(gè) 1 查看價(jià)格 深圳市歐瑞博科技股份有限公司 廣東  深圳市 2021-10-26
Zigbee無(wú)線控制驅(qū)動(dòng) 系列:SE系列、功率:40W、輸入電壓(V):220-240、頻率(Hz):50-60HZ、輸出電壓(V):28-42、輸出電流 (mA):1050mA、功率因素:0.9、尺寸 (mm):132×45×29、控制方式:Zigbee控制、安裝方式:嵌入式安裝,配備防松脫、防墜落裝置|6個(gè) 3 查看價(jià)格 中山市拓亮光電科技有限公司 全國(guó)   2021-05-21
ZigBee中心節(jié)點(diǎn) ZigBee中心節(jié)點(diǎn)|1套 3 查看價(jià)格 邦奇智能科技(上海)股份有限公司 廣東   2022-03-22
ZigBee終端節(jié)點(diǎn) ZigBee終端節(jié)點(diǎn)|1套 3 查看價(jià)格 邦奇智能科技(上海)股份有限公司 廣東   2022-03-22

為了盡快在中國(guó)推廣STM32W,ST公司授權(quán)委托華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系嵌入系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室,整理出版一本STM32W的中文書(shū)。此書(shū)的主要內(nèi)容取自ST提供的原版資料(datasheet、user manual等),應(yīng)用實(shí)例部分取自我們自主開(kāi)發(fā)的一些項(xiàng)目和產(chǎn)品。本書(shū)適合于從事無(wú)線傳感網(wǎng)、ZigBee/RF4CE、物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線儀器儀表、無(wú)線遙控等應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考,也適合作為無(wú)線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等實(shí)踐課程的教材,以及STM32W的培訓(xùn)、自學(xué)用書(shū)。

STM32W無(wú)線射頻ZigBee單片機(jī)原理與應(yīng)用常見(jiàn)問(wèn)題

  • 51單片機(jī)原理是什么,有哪些應(yīng)用?

    8051單片機(jī)在一塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的主要部件,它包括以下幾部分: 1個(gè)8位微處理器(CPU)。 1個(gè)時(shí)鐘電路。 4KB程序存儲(chǔ)器。 256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 64KB...

  • 單片機(jī) 無(wú)線通信

    我有一個(gè)絕對(duì)適合你的資料,已經(jīng)發(fā)到你的郵箱了。你看一下,這個(gè)是我自己寫(xiě)的。有看不明白的地方就直接找我

  • 單片機(jī)原理與接口技術(shù)答案

    怎么答啊、

STM32W無(wú)線射頻ZigBee單片機(jī)原理與應(yīng)用文獻(xiàn)

項(xiàng)目教學(xué)法在單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 項(xiàng)目教學(xué)法在單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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根據(jù)高職高專培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo),采用項(xiàng)目教學(xué)法探索單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)新模式。以\"交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)\"項(xiàng)目為例,通過(guò)確定項(xiàng)目任務(wù)、項(xiàng)目實(shí)施方案和項(xiàng)目驗(yàn)收及綜合評(píng)價(jià)3個(gè)過(guò)程,闡述項(xiàng)目教學(xué)法在單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。在單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法,有利于學(xué)生理解和掌握課程要求的知識(shí)和技能,體驗(yàn)創(chuàng)新的艱辛與樂(lè)趣,培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力,可充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能。

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基于項(xiàng)目式的《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程整體設(shè)計(jì) 基于項(xiàng)目式的《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程整體設(shè)計(jì)

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基于高職學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn),利用項(xiàng)目式的教學(xué)方法對(duì)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程進(jìn)行了整體設(shè)計(jì),提出了以\"單片機(jī)最小開(kāi)發(fā)系統(tǒng)\"為主線的1344的教學(xué)模式,初步實(shí)現(xiàn)了課程的整體設(shè)計(jì),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,達(dá)到較好的教學(xué)效果。

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《ZigBee技術(shù)及應(yīng)用》圍繞ZigBee技術(shù)的理論和應(yīng)用作較全面的介紹。在簡(jiǎn)要介紹無(wú)線組網(wǎng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上,第2章詳細(xì)介紹了ZigBee協(xié)議棧的基礎(chǔ)--IEEE 802.15.4無(wú)線個(gè)域網(wǎng)協(xié)議;第3章對(duì)ZigBee協(xié)議規(guī)范1.0版本進(jìn)行了闡述。從第4章開(kāi)始,分別介紹基于單片RF收發(fā)器和SoC方式的一些典型ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái),主要產(chǎn)品有Freescale公司的MCl3192/MCl3193,Chipcon公司(已被TI公司收購(gòu))的CC2420、CC2430和Ember公司的EM250,對(duì)其芯片的特性、功能和應(yīng)用等進(jìn)行了描述。第8章介紹MCl3192的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例;第9章是CC2420 ZigBee DK開(kāi)發(fā)套件的介紹。

1999年,藍(lán)牙熱潮席卷全球,然而發(fā)展數(shù)年,一直受芯片價(jià)格高、廠商支持力度不夠、傳輸距離限制及抗干擾能力差等問(wèn)題的困擾。

IEEE無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)工作組的 IEEE802.15.4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是 ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)。 IEEE802.15.4滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織( ISO)開(kāi)放系統(tǒng)互連(OSI)參考模式。它定義了單一的 MAC層和多樣的物理層.

802.15.4標(biāo)準(zhǔn)旨在為低能耗的簡(jiǎn)單設(shè)備提供有效覆蓋范圍在 10-75米的低速連接, IEEE802.15.4定義了兩個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn),分別是 2.4GHz物理層和 868/915GHz物理層[2]。2.4GHz波段為全球統(tǒng)一的無(wú)需申請(qǐng)的 ISM頻段,有助于 ZigBee設(shè)備的推廣和生產(chǎn)成本的降低。 2.4GHz的物理層通過(guò)采用高階調(diào)制技術(shù)能夠提供 250kbps的傳輸速率,有助于獲得更高的吞吐量、更小的通信時(shí)延和更短的工作周期。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域,可以嵌入各種設(shè)備。

文 | 傳感器技術(shù)(WW_CGQJS)

ZigBee技術(shù)被認(rèn)為是最有可能像WiFi、藍(lán)牙一樣改變我們現(xiàn)在生活的通信技術(shù)之一.ZigBee是讓一些設(shè)備特別是傳感器接入互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。

在家庭自動(dòng)化控制和工業(yè)遙測(cè)遙控領(lǐng)域,對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)通信的需求越來(lái)越強(qiáng)烈,且這種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸必需是高可靠的,并能抵抗現(xiàn)場(chǎng)的各種電磁干擾。

Zigbee的特點(diǎn)就在于功耗更低,實(shí)時(shí)在線、同一個(gè)網(wǎng)關(guān)接入數(shù)量巨大并且可以自組網(wǎng), 在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中具有廣闊的應(yīng)用空間。

Zigbee技術(shù)

Zigbee一詞源自蜜蜂群在發(fā)現(xiàn)花粉位置時(shí),通過(guò)跳ZigZag形舞蹈來(lái)告知同伴,達(dá)到交換信息的目的??梢哉f(shuō)是一種小的動(dòng)物通過(guò)簡(jiǎn)捷的方式實(shí)現(xiàn)“無(wú)線”的溝通。人們借此稱呼一種專注于低功耗、低成本、低復(fù)雜度、低速率的近程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),亦包含此寓意。

它是基于IEEE802.15.4協(xié)議發(fā)展起來(lái)的一種短距離無(wú)線通信技術(shù),功耗低,被業(yè)界認(rèn)為是最有可能應(yīng)用在工控場(chǎng)合的無(wú)線方式。Zigbee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無(wú)線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi),每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信,每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m無(wú)限擴(kuò)展。

ZigBee 的技術(shù)特點(diǎn)和性能

ZigBee是一種無(wú)線連接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915 MHz(美國(guó)流行)3個(gè)頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率,它的傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi),但可以繼續(xù)增加。

作為一種無(wú)線通信技術(shù),ZigBee具有如下特點(diǎn):

低功耗 由于ZigBee的傳輸速率低,發(fā)射功率僅為1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee設(shè)備非常省電。據(jù)估算,ZigBee設(shè)備僅靠?jī)晒?jié)5號(hào)電池就可以維持長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間,這是其它無(wú)線設(shè)備望塵莫及的。 成本低 ZigBee模塊的初始成本在6美元左右,估計(jì)很快就能降到1.5—2.5美元, 并且ZigBee協(xié)議是免專利費(fèi)的。低成本對(duì)于ZigBee也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。 低復(fù)雜性 zigbee協(xié)議的大小一般在4-32KB,而藍(lán)牙和wi-fi一般都超過(guò)100KB。 時(shí)延短: 通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短,典型的搜索設(shè)備時(shí)延30ms,休眠激活的時(shí)延是15ms, 活動(dòng)設(shè)備信道接入的時(shí)延為15ms。因此ZigBee技術(shù)適用于對(duì)時(shí)延要求苛刻的無(wú)線控制(如工業(yè)控制場(chǎng)合等)應(yīng)用。 網(wǎng)絡(luò)容量大 一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備, 一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò), 而且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。 并且在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最多可以有65000個(gè)節(jié)點(diǎn)連接。 網(wǎng)絡(luò)建立 zigbee能夠自動(dòng)建立其所想要的網(wǎng)絡(luò)。 可靠 采取了碰撞避免策略,同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙,避開(kāi)了發(fā)送數(shù)據(jù)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式, 每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。如果傳輸過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題可以進(jìn)行重發(fā)。 安全 ZigBee提供了基于循環(huán)沉余校驗(yàn)(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能,支持鑒權(quán)和認(rèn)證, 采用了AES-128的加密算法,各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。

Zigbee的技術(shù)性能

1、ZigBee頻帶和數(shù)據(jù)傳輸率

ZigBee 無(wú)線可使用的頻段有3 個(gè),分別是2.4GHz 的 ISM 頻段、歐洲的868MHz 頻段、以及美國(guó)的 915MHz 頻段,而不同頻段可使用的信道分別是16 、 1 、 10 個(gè);

ZigBee 在中國(guó)采用2.4G 的 ISM 頻段,是免申請(qǐng)和免使用費(fèi)的頻率,在2.4G 的頻段上具有 16 個(gè)信道,帶寬為250K。

2、短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)

ZigBee 和 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)都適合于低速率數(shù)據(jù)傳輸,最大速率為250K,與其他無(wú)線技術(shù)比較,適合傳輸距離相對(duì)較近;ZigBee 無(wú)線技術(shù)適合組建WPAN 網(wǎng)絡(luò),就是無(wú)線個(gè)人設(shè)備的聯(lián)網(wǎng),對(duì)于數(shù)據(jù)采集和控制信號(hào)的傳輸是非常合適的。它的應(yīng)用定位就是低速率、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、低功耗和低成本應(yīng)用。

3、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的比較

ZigBee 無(wú)線的傳輸帶寬在20-250KB/s 范圍,適合傳感器數(shù)據(jù)采集和控制數(shù)據(jù)的傳輸,可以組建大規(guī)模網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)容量達(dá)到65535 個(gè),具有非常強(qiáng)大的組網(wǎng)優(yōu)勢(shì);特有的低功耗設(shè)計(jì),可以保證電池工作很長(zhǎng)時(shí)間。

4、Zigbee物理信道

ZigBee 在 2.4G 的頻段上具有 16 個(gè)信道,從 2.405GHz — 2.480GHz 間分布,信道間隔 是 5M,具有很強(qiáng)的信道抗串?dāng)_能力。

5、Zigbee協(xié)議棧

ZigBee 采取了 IEEE 802.15.4 強(qiáng)有力的無(wú)線物理層所規(guī)定的全部?jī)?yōu)點(diǎn),增加了邏輯網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用軟件,更加適合于產(chǎn)品技術(shù)的一致化,利于了產(chǎn)品的互連互通;ZigBee 繼續(xù)與 IEEE 緊密結(jié)合,以保證向市場(chǎng)提供一種完整的集成解決方案。

6、ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

ZigBee技術(shù)具有強(qiáng)大的組網(wǎng)能力,可以形成星型、樹(shù)型和MESH 網(wǎng)狀網(wǎng),可以根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需要來(lái)選擇合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

MESH 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的功能,網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)“多級(jí)跳”的方式來(lái)通信;該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可以組成極為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)絡(luò)還具備自組織、自愈功能;星型和族樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)適合點(diǎn)多多點(diǎn)、距離相對(duì)較近的應(yīng)用。

7、ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型

7.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器:

包括所有的網(wǎng)絡(luò)消息,是 3 種設(shè)備類型中最復(fù)雜的一種,存儲(chǔ)容量最大、計(jì)算機(jī)能力強(qiáng)。發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、 尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間的路由消息、不斷地接收信息。

7.2全功能設(shè)備(FFD):

可以擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者,形成網(wǎng)絡(luò),讓其它的 FFD 或是RFD連結(jié),F(xiàn)FD 具備控制器的功能,可提供信息雙向傳輸。 附帶由標(biāo)準(zhǔn)指定的全部 802.15.4 功能和所有特征 更多的存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)能力可使其在空閑時(shí)起網(wǎng)絡(luò)路由作用。 也可能做終端設(shè)備

7.3精簡(jiǎn)功能設(shè)備(RFD):

RFD 只能傳送信息給 FFD 或從 FFD 接收信息。 附帶有限的功能來(lái)控制成本和復(fù)雜性 在網(wǎng)絡(luò)中通常用作終端設(shè)備。 ZigBee相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)自然節(jié)省了費(fèi)用。 RFD 由于省掉了內(nèi)存和其他電路,降 低了ZigBee部件成本,而簡(jiǎn)單的 8 位處理器和小協(xié)議棧也有助于降低成本。

8、Zigbee抗干擾能力

ZigBee在物理層采用高處理增益的直序/頻率快變 DS/FA 技術(shù)(Direct Sequence / Frequency Agility),ZigBee的處理增益最大,抗干擾和抗多徑時(shí)延擴(kuò)展的能力也最強(qiáng)。具備的頻率快變就是改變頻率,以避開(kāi)從一個(gè)已知干擾源或信號(hào)源來(lái)的影響的能力;

實(shí)驗(yàn)證明IEEE 802.15.4/ZigBee 的誤碼率,特別是在信噪比為4dB 的情況下可達(dá)到10 -9 ;達(dá)到同樣誤碼率,藍(lán)牙/ 802.15.1 信噪比要達(dá) 16dB,WLAN的802.11b 要達(dá) 10dB,Zigbee的抗干擾性能明顯高于藍(lán)牙和WLAN 技術(shù)。

9、ZigBee可靠鏈路

9.1物理層RF 通信鏈路

直序擴(kuò)頻采用高處理增益 明晰的信道檢測(cè) 對(duì)干擾能量進(jìn)行檢測(cè) 采用跳頻技術(shù) Freqency agility

9.2協(xié)議

基于 CRC 的誤碼檢測(cè)/校正 采取了避免沖突的策略 CSMA/CA 為固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專業(yè)的有保證的時(shí)隙 發(fā)送的數(shù)據(jù)包都有待于接受方的確認(rèn),如出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行重發(fā) 保持?jǐn)?shù)據(jù)包的及時(shí)傳輸 Packet data freshness

9.3通信可靠機(jī)制

ZigBee采用了 CSMA-CA 的碰撞避免機(jī)制,同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專 用時(shí)隙,避免了發(fā)送數(shù)據(jù)使得競(jìng)爭(zhēng)和沖突;明晰的信道檢測(cè);

MAC 層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制,每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包必須等待接受方的確認(rèn)信息。

9.4網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)

ZigBee的自組織功能:無(wú)需人工干預(yù),網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在,并確定連接關(guān)系,組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò);

ZigBee自愈功能:增加或刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動(dòng),節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等等,網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù),并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整,無(wú)需人工干 預(yù),保證整個(gè)系統(tǒng)仍然能正常工作。

ZigBee技術(shù) RF 物理層上的設(shè)計(jì)保證了較強(qiáng)的抗干擾能力和通信可靠性。ZigBee技術(shù)在通信協(xié)議上的可靠設(shè)計(jì),保證了較強(qiáng)的抗干擾能力和通信可靠性。

ZigBee聯(lián)盟

ZigBee聯(lián)盟成立于2001 年8 月。到目前為止,除了Invensys、三菱電子、摩托羅拉、三星和飛利浦等國(guó)際知名的大公司外,該聯(lián)盟大約已有百余家成員企業(yè),并在迅速發(fā)展壯大。其中涵蓋了半導(dǎo)體生產(chǎn)商、IP 服務(wù)提供商、消費(fèi)類電子廠商及OEM 商等,例如Honeywell、Eaton 和InvensysMeteringSystems 等工業(yè)控制和家用自動(dòng)化公司,甚至還有像Mattel 之類的玩具公司。

所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)ZigBee 物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.15.4 工作組。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、車載電子系統(tǒng)、家用網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療傳感器和伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域,對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的要求與民用場(chǎng)合有很大區(qū)別。它通常對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量的要求很低,功率消耗要低。

此外,簡(jiǎn)單方便、可以隨意使用的無(wú)線裝置大量涌現(xiàn),需要布置大量的無(wú)線接入點(diǎn),而低廉的價(jià)格將起著關(guān)鍵作用。所以ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)要解決的問(wèn)題是設(shè)計(jì)一個(gè)維持最小流量的通信鏈路和低復(fù)雜度的無(wú)線收發(fā)信機(jī)。要考慮的核心問(wèn)題是低功耗和低價(jià)格的設(shè)計(jì),這就要求該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)提供低帶寬、低數(shù)據(jù)傳輸率的應(yīng)用。

IEEE802.15.4小組與ZigBee聯(lián)盟(ZigBeeAlliance)共同制定了ZigBee標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)正在發(fā)展中的低成本、低功耗、低功率的短距離無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn),它是專為低速率傳感器和控制網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。

IEEE于2000年12月成立了802.15.4小組,負(fù)責(zé)制定物理層(PHY)和媒體接人控制(MAc)層規(guī)范,于2003年5月通過(guò)了IEEE802.15、4標(biāo)準(zhǔn);ZigBee聯(lián)盟是一個(gè)全球企業(yè)聯(lián)盟,旨在合作實(shí)現(xiàn)基于全球開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)、可靠、低成本、低功耗的無(wú)線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控產(chǎn)品,它由Honeywell、Mitsubishi、Motorola、philips與Invensys共同成立,主要負(fù)責(zé)制定網(wǎng)絡(luò)層、安全管理及應(yīng)用界面規(guī)范,于2004年12月通過(guò)了 1.0版規(guī)范。

Zigbee技術(shù)應(yīng)用

1、適合ZigBee傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型

周期性數(shù)據(jù) 傳感器數(shù)據(jù)、水電氣表數(shù)據(jù)、儀器儀表數(shù)據(jù) 間斷性數(shù)據(jù) 工業(yè)控制命令、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制、家用電器控制 反復(fù)性低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù) 如鼠標(biāo)鍵盤數(shù)據(jù)、操作桿的數(shù)據(jù)

2、適合ZigBee技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合

設(shè)備成本低、傳輸數(shù)據(jù)量小,設(shè)備體積小,不便放置較大的充電電池或者電源模塊,沒(méi)有充足的電源支持,只能使用一次性電池。需要較大范圍的通信覆蓋,網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備非常多,但僅僅用于監(jiān)測(cè)或控制的環(huán)境。

3、Zigbee技術(shù)典型應(yīng)用

3.1結(jié)合 Zigbee和 GPRS 的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸

利用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳輸基于 Zigbee無(wú)線傳感器匯節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的完整無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),網(wǎng)絡(luò)采用 星型或 MESH 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜托枨髸r(shí)喚醒Zigbee模塊的通信方式,有效降低了每Zigbee傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗,減少了傳感器節(jié)點(diǎn)向匯節(jié)點(diǎn)上報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)相互碰撞的概率,并利 用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳輸匯節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),改變了傳統(tǒng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要依托有線公共網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南拗?,使網(wǎng)絡(luò)具有非常顯著的優(yōu)點(diǎn)。

遠(yuǎn)程管理中心通過(guò) GPRS 等公共信道與ZIGBEE 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信, 通過(guò) GPRS 網(wǎng)絡(luò)獲取采集到的相關(guān)信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的有效控制和管理。

3.2醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)

利用 ZIGBEE 技術(shù)組成一個(gè)網(wǎng)狀路由網(wǎng)絡(luò),在樓道設(shè)置合適的路由節(jié)點(diǎn),進(jìn)行數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn),房間內(nèi)的呼叫節(jié)點(diǎn)采用星型網(wǎng)絡(luò)連接,由其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為 ZIGBEE 路由器,負(fù)責(zé)與中心網(wǎng)絡(luò)的連接和數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)。所有的 ZIGBEE 路由器組成一個(gè)蜂窩網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),再與ZIGBEE 中心節(jié)點(diǎn)連接,中心節(jié)點(diǎn)設(shè)置在管理中心,構(gòu)建成一個(gè)完整的 ZIGBEE 無(wú)線網(wǎng)絡(luò),是個(gè)通信非??煽康木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3.3無(wú)線點(diǎn)餐系統(tǒng)

餐廳 ZigBee無(wú)線節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),通過(guò)在餐廳、吧臺(tái)、廚房、收銀臺(tái)、處理中心部署的ZigBee節(jié)點(diǎn)設(shè)備構(gòu)成了完整的無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了信息處理的自動(dòng)化; 服務(wù)員通過(guò)手持的點(diǎn)餐終端處理顧客的點(diǎn)單,用戶訂單通過(guò)終端和大廳內(nèi)的 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)的上傳到廚房和收銀臺(tái),無(wú)線通信系統(tǒng)的 ZIGBEE 中心節(jié)點(diǎn)、無(wú)線 ZIGBEE 路由和無(wú)線點(diǎn)餐終端,夠構(gòu)成一個(gè) 蜂窩狀的通信網(wǎng)絡(luò),任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)以多調(diào)方式實(shí)現(xiàn)通信。

其中任何一個(gè) ZIGBEE 路由器,負(fù)責(zé)與中心網(wǎng)絡(luò)的連接和數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā);所有的 ZIGBEE 路由器組成一個(gè)蜂窩網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),與 ZIGBEE 中心節(jié)點(diǎn)連接,中心節(jié)點(diǎn)設(shè)置在總服務(wù)臺(tái),構(gòu)建成一個(gè)完整的 ZIGBEE 無(wú)線網(wǎng)絡(luò),是個(gè)通信非常可靠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3.4智能交通控制系統(tǒng)

采用 ZIGBEE 和太陽(yáng)能結(jié)合的無(wú)線控制系統(tǒng),無(wú)須挖路布設(shè)控制線路,各設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無(wú)線自動(dòng)組網(wǎng)連接,既降低了系統(tǒng)安裝成本,更重要的是避免了傳統(tǒng)安裝方式對(duì)交通干 擾所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失,而且也避免了由于城市快速發(fā)展,道路拓展等變化對(duì)原有預(yù)埋管線的干擾。

隨著ZigBee技術(shù)的不斷完善,它將成為當(dāng)今世界最前沿的數(shù)字化無(wú)線技術(shù)。ZigBee所具有的低功耗、低成本、低速率和使用便捷等顯著優(yōu)勢(shì),使它必將有著廣闊的應(yīng)用前景。ZigBec聯(lián)盟預(yù)言在未來(lái)的四到五年內(nèi),每個(gè)家庭將擁有50個(gè)ZigBee器件,最后將達(dá)到每個(gè)家庭150個(gè)。相信在不久的將來(lái),會(huì)有越來(lái)越多的具有ZigBee功能的產(chǎn)品進(jìn)人我們的生活,為我們的生活和工作帶來(lái)極大的方便和快捷。

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