线性代数同济答案与解析.pptx

1什么是Zigbee？ZigBee是一种技术标准（基于IEEE802.15.4），该标准定义了短距离，低数据传输率的局域网无线通讯协议。ZigBee：Zigzag+Bee第1页/共24页ZigBee发展背景：为解决无线通讯技术中功耗大，组网容量小，通讯协议复杂的问题，决定在HOME RF基础上开发一套新的通讯技术标准。即802.15.4标准。具体发展：2001年 zigbee联盟成立。2004年公布zigbee1.0。支持星形网络，不支持网状网络，稳定性差，仅用于研究。2006年公布zigbee1.1。TI收购了chipcon，进入zigbee阵营。2007年发布zigbee 2007。2第2页/共24页Zigbee芯片厂家芯片TICC2420CC2430CC2431CC2520CC2530CC2531MicroChipMRF24J40MAFreescaleMC13191/92AtmelAT86RF2123目前市面（淘宝）上应用最多的是TI的CC2530系列芯片。第3页/共24页Zigbee与常见无线技术对比4名称传输数据速率传输距离IEEE技术标准典型应用场合WiFi1-11Mbps30-100m802.11a/b/c/n/g无线internet接入蓝牙1-3Mbps2-10m802.15.1-2无线手持设备，无线鼠标、键盘，蓝牙音频设备ZigBee20-250Kbps10-200m802.15.4无线传感器网络（WSN），油矿参数监测，智能家居第4页/共24页ZigBee技术特点5低成本、低功耗目前8-bitMCUTI的CC2530支持ZigBee2007协议，成本20-30元/片，简单元件即可构建网络节点。节点可以设置为休眠工作，可有效降低功耗。低传输速率20-250kbps，不适用于大数据量传输，但满足传感器数据（温度，压力，湿度，流量等）传输要求。高可靠性与安全性能自组网络，多种网络形式。数据可以使用AES-128加密技术。大容量网络网络地址16位，网络最大容量节点数65000多个。第5页/共24页1.ZigBee1.ZigBee技术介绍技术介绍 2.Z-Stack2.Z-Stack协议栈使用协议栈使用 4.4.应用展示应用展示 3.CC2530 3.CC2530介绍介绍目 录第6页/共24页ZigBee网络技术相关概念l网络设备分类：1.协调器（Coordinator）：负责网络的建立，维护以及与上位机通讯。2.路由器（Router）:负责无线网络数据的路由，保证数据由终端节点传输到协调器。3.终端节点（End Device）：负责无线网络数据的采集、命令的执行等。l网络拓扑类型：1.星型网络拓扑。2.网状网络拓扑。3.数状网络拓扑。l通讯形式1.广播形式2.组播形式3.点播形式7第7页/共24页Zigbee网络组建过程8第8页/共24页ZigBee网络相关概念l网络分层概念9分层作用备注应用层用户应用程序主要由ZigBee协议定义，Zigbee联盟负责。应用框架，ZDO等协议定义的设备对象网络层Zigbee定义网络协议介质访问层MAC，硬件地址802.15.4标准规范，IEEE负责。物理层物理电气接口参数第9页/共24页什么是协议栈ZigBee协议：分为2部分，其中由IEEE802.15.4定义物理层和MAC层，ZigBee联盟定义了网络层、应用层等规范。ZigBee协议栈：将各层定义的协议集合一起，使用函数形式封装起来，为用户提供相应的API接口，以便用户应用程序使用。不同厂家提供的协议栈可能不同，例如函数名称差异等，但是协议必须是相同的。TI（德州仪器）提供的zigbee协议栈为ZStack。该协议栈提供CC2530的硬件调用函数，如串口，GPIO等。10第10页/共24页ZStack协议栈工作原理Zstack：协议栈是一个任务事件轮询式的操作系统。一开始初始化各层后，系统进入低功耗模式，一旦相应的事件发生后，唤醒系统，进入中断处理，如果多个事件同时发生，根据优先级来依次执行。11第11页/共24页Zstack工作流程图12第12页/共24页如何使用协议栈-发送数据在协议栈的基础上，用户不需要再去关系协议栈的具体实现细节，只需要调用相关的API即可。一般应用程序进行数据通讯时，基本步骤如下：1.配置好设备类型，调用协议栈的组网函数，加入网络函数，实现网络建立及节点设备的加入。2.发送设备调用协议栈的发送函数，完成发送数据。3.接收端设备调用协议栈的接收函数，完成数据接收。13数据发送函数第13页/共24页如何使用协议栈-接收数据114根据不同的输入事件，来判断和处理发送的数据，本例中根据AF_INCOMING_MSG_CMD来处理发送的数据。处理函数如下：GenericApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t*pkt)，节点传送的数据在*MSGpkt结构体里。第14页/共24页如何使用协议栈-接收数据215得到的数据在pkt结构体里的cmd的data里，该程序主要作用将data数据拷贝到变量temperature里，然后用串口传送到上位机上。第15页/共24页afIncomingMSGPacket_t*pkt 结构体16第16页/共24页1.ZigBee1.ZigBee技术介绍技术介绍 2.Z-Stack 2.Z-Stack协议栈使用协议栈使用 4.4.应用展示应用展示 3.CC25303.CC2530介绍介绍目 录第17页/共24页CC2530芯片介绍181.CC2530是适合2.4-GHzIEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案.2.CC2530将RF收发功能与业界标准的增强型8051CPU相结合，它拥有系统内可编程闪存64-256K，8-KBRAM。3.含有2个UART接口，4个定时器,1个12-bitADC。具有电源管理功能，作为节点设备时，功耗可以降低很多。4.与TI提供的ZigBee协议栈配合使用，简单方便。第18页/共24页典型应用电路图19第19页/共24页1.ZigBee1.ZigBee技术介绍技术介绍 2.Z-Stack 2.Z-Stack协议栈使用协议栈使用 4.4.应用展示应用展示 3.CC2530 3.CC2530介绍介绍目 录第20页/共24页应用展示相关硬件：3个网蜂zigbee模块，1台PC电脑。展示功能：1个zigbee模块（标记C）实现协调器功能，负责接收节点发送的数据。同时利用上位机显示和保存发送的数据。另外2个zigbee模块（标记D）实现终端设备节点功能，负责发送MCU温度数据给协调器。21DDCPC第21页/共24页参考资料zigbee无线传感器网络设计与实现，王小强，化学工业出版社，2012年5月网蜂zigbee实战演练，网蜂团队，2012年8月22第22页/共24页谢 谢！第23页/共24页24感谢您的观看！第24页/共24页