ZIgBee学习心得
专业班级 软件1105
学 号
姓 名
实验《基于无线传感器网络的采温实验》
实验学时： 1 实验地点：学苑追艳录 201 实验日期：
一、实验目的
1. 设计并实现一套无线传感器网络的采温系统。
2. 较为详细的分析ZigBee协议栈。
二、实验内容和报告简介
完成采集器、传感器设备的设计和实现。
对ZigBee2007协议和Zstack进行较为详细的分析。
三自由度摇摆台三、实验相关设备环境
介绍了开发板、CC2530和协议栈
四、实验内容
第一部分详细描述了开发的工作，附上了关键代码和注释。
第二部分分析了ZIgBee协议操作系统，描述了其运行机制；以及PHY层、MAC层、网络层、应用层。在网络层描述了其网络拓扑结构，并针对Ad-Hoc路由算法提出了一个我自己的一个想法。
五、实验结果
通过照片展示了实验效果。
六、实验结论
说明了温度数据偏差的原因。
六、实验小结
谈了些无线通信的现状；学习的心得，不足和未来的能力方向。晋祠流水如碧玉
三、实验相关设备环境
1. 主要的硬件环境
ZigBee开发板（两个） 本实验利用的开发板是在淘宝上买的。应该是一个小店参考TI公司产品生产的。
外形如图1所示：
图1：ZigBee开发板外形图
本开发板采用TI公司的CC2530芯片，外有晶振、RS232串口、按键、电源灯外围电路及元件。本实验利用CC2530芯片集成的片上温度传感器采集温度。
部分核心板电路如图2所示：
图2：部分核心板电路图
部分底板电路图如图3所示：
图3：部分底板电路图
CC2530芯片
CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其他强大的功能。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。
图4：CC2530框图
CC2530 具有一个IEEE 802.15.4 兼容无线收发器。RF 内核控制模拟无线模块。另外，它提供了MCU 和无线设备之间的一个接口，这使得可以发出命令，读取状态，自动操作和确定无线设备事件的顺序。无线设备还包括一个数据包过滤和地址识别模块。
CC2530的硬件设计也支持ZigBee协议所要求的各种协议和算法。
2. 主要的软件环境
TI公司的。ZStack是TI公司为开发者提供的符合ZigBee2007的协议栈，是开发ZigBee模块必不可少的环境（当然你也可以选择其他协议栈或自己开发一个协议栈）。ZStack是一个免费半开源的产品。
注：ZigBee协议是ZigBee联盟给出的一个短距离无线传输协议。
ZigBee协议栈是ZigBee协议的具体实现。
ZStack是TI公司开发的ZigBee协议栈。
四、实验内容
4.1．内容简介
本节内容主要分为以下两方面：1. 无线传感器网络采温系统实验 2. ZigBee协议（ZigBee2007版，下同）和ZStack分析。
无线传感器网络采温系统实验部分是对本次开发的一个描述。在商业的ZigBee模块开发中是都利用了ZigBee协议栈，其为开发提供了必要的接口。开发者所做的代码工作主要是相关的硬件驱动和应用程序。本实验室基于TI官方实例SimpleAPI所做，并对这个实例进行了必要的改写。
虽然ZigBee协议栈为开发者提供了所需的API，使得开发者不必关心ZigBee协议的具体实现，便可开发出产品，但是要想更好的开发ZigBee产品，我想还必须对ZigBee协议和协议栈进行研究分析。本段内容的另一个部分便是对此的描述。
4.2. 无线传感器网络采温系统实验
4.实验简介
本实验基于ZigBee网络设计了一个无线传感器网络，可以完成无线的采温功能。
设备类型简介：
协调器（作为采集器）
协调器是一个ZB网络的第一个开始的设备，或者是一个ZB网络的启动或建立网络的设备。协调器节点选择一个信道和网络标志符（也叫PAN ID），然后开始建立一个网络。协调器设备在网络中还可以有其他作用，比如建立安全机制、网络中的绑定的建立等等。
注意：协调器主要的作用是建立一个网络和配置该网络的性质参数。一旦这些完成，该协调器就如同一个路由器，网络中的其他操作并不依赖该协调器，因为ZB是分布式网络。
路由器（作为传感器）
一个路由器的功能有（1）作为普通设备加入网络（2）多跳路由（3）辅助其它的子节点完成通信。
终端设备（作为传感器）
为了维持网络最基本的运行，对于终端设备没有指定的责任。也就是说，在一个基本网络中，终端设备没有必不可缺少性。所以它可以根据自己功能需要休眠或唤醒，因此为电池供电设备。一般来说，该设备需要的内存较少（特别是内部RAM）
网络的拓扑结构
网状结构（无线mesh网络）
图5：网络拓扑结构图
黑的为协调器节点，作为采集器，接收温度信息，并通过串口发送到PC机上。红的和白的为传感器节点，采集温度数据发送到采集器。红的具有路由功能。网络从功能上讲是基于ad hoc 网络的，具有自组织，多跳等特点。因此可扩展性、健壮性都很有优势。
4.2.2 工程结构简介
工程结构如图5所示：pgf
图6：工程的工作空间
说明：
APP（Application Programming）：应用层目录，这是用户创建各种不同工程的区域，在
泷泽秀明山下智久
标准件库这个目录中包含了应用层的内容和这个项目的主要内容，在协议栈里面一般是以操作系统的任务实现的。
HAL（Hardware (H/W) Abstraction Layer）：硬件层目录。
MAC：介质接入控制子层目录，包含了MAC 层的参数配置文件及其MAC 的LIB 库的函数接口文件。实现的功能有：1、能产生网络信标。2、支持PAN的连接和断开连接。3、同信标保持同步。4、在对等的MAC实体之间提供一个可靠的通信链路。5、处理和维护GTS机制。6、信道接入采用CSMA-CA接入机制。7、支持设备的安全性。介质访问控制层(MAC)帧被称为MAC协议数据单元(MPDU)，其长度不超过127个字节。它具有四种不同的帧形式，即信标帧、数据帧、确认帧和命令帧。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议