基于CC2430和ZigBee2006協(xié)議棧的通信模塊設計

2 硬件設計
無(wú)線(xiàn)通信部分作為監測系統中重要的數據傳輸通道，不僅需要實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信模塊之間的數據接收和發(fā)送功能，同時(shí)還需要提供數據接口與終端數據采集部分及本地主控制系統以進(jìn)行連接。系統結構如圖2所示。

圖3所示為無(wú)線(xiàn)模塊硬件原理圖。電路選用CC2430芯片作為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的核心CPU。選用1個(gè)32．768 kHz的石英諧振器(X2)和2個(gè)電容(C441和C431)組成32．768 kHz的晶振電路；選用1個(gè)32 MHz的石英諧振器(X1)和2個(gè)電容(C191和C211)組成32 MHz的晶振電路。電壓調節器可為所有要求1．8 V電壓的內部電源供電，電容C241和C421是用來(lái)作為電源濾波的去耦合電容，以提高芯片工作的穩定性。電路中J1是10引腳JTAG仿真器接口，J2是3．3 V電源接口，J3是CC2430芯片擴展輸出口，在擴展輸出口上主要預留了SPI口和整個(gè)PO I／O口。設計了2個(gè)發(fā)光二極管指示燈，作為電路調試指示燈。使用1個(gè)非平衡天線(xiàn)，為了使天線(xiàn)性能更好，在天線(xiàn)與CC2430之間連接了1個(gè)非平衡變壓器。非平衡變壓器由電容C341和電感L321、L331、L341以及1個(gè)PCB微波傳輸線(xiàn)組成，整個(gè)結構滿(mǎn)足RF輸入／輸出匹配電阻(50 Ω)的要求。

3 協(xié)議棧軟件設計
軟件開(kāi)發(fā)的軟件環(huán)境：IAR 7．30B、數據分析儀、串口調試工具以及各硬件驅動(dòng)軟件等；硬件環(huán)境：計算機、CC2430開(kāi)發(fā)板等。
系統軟件基于TI／Chipcon公司免費提供的ZigBee2006協(xié)議棧，以ZStack-1．4．3-1．2．1版本中GenericApp例程為基礎。GenericApp例子基本功能很齊全，而且在ZStack上實(shí)現了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )數據傳輸。例程沒(méi)有多余的功能，所以是典型的ZStack模板，即為用戶(hù)提供了一個(gè)通用模板，可以通過(guò)它建立自己的應用程序。因此，建立一個(gè)項目的方法主要是改動(dòng)應用層(APP)程序。
無(wú)線(xiàn)通信模塊通過(guò)串口分別實(shí)現與數據采集部分及本地主控制部分的連接。因此，應用層軟件主要功能是實(shí)現串口數據的收發(fā)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )數據傳輸。在ZStack程序中嵌入了實(shí)時(shí)操作系統，用于統一調度網(wǎng)絡(luò )組建、節點(diǎn)加入、數據收發(fā)等功能運行。其工作機制主要是多任務(wù)事件運行機制，對于同一個(gè)任務(wù)可能有多種事件發(fā)生，需要執行不同的事件處理。為了方便，對于每個(gè)任務(wù)的事件處理函數都統一在一個(gè)事件處理函數中實(shí)現，然后根據任務(wù)ID號(task id)和該任務(wù)的具體事件(event)調用某個(gè)任務(wù)的事件處理函數。進(jìn)入該任務(wù)的事件處理函數之后，再根據event來(lái)判別是該任務(wù)的哪一種事件發(fā)生，進(jìn)而執行相應的事件處理。任務(wù)處理部分具體流程如圖4所示。

下面詳細介紹串口部分和無(wú)線(xiàn)接收、發(fā)送部分程序。