基于CC2530的Zigbee2007／PRO協(xié)議的無(wú)線(xiàn)溫濕度系統設計

摘要：設計了一種基于CC2530的Zigbee2007／PRO協(xié)議無(wú)線(xiàn)溫濕度監控系統，以網(wǎng)狀網(wǎng)的組網(wǎng)方式有效解決現在市場(chǎng)上的各種問(wèn)題，如檢測系統監控范圍小，監測節點(diǎn)數少等缺陷。該系統還具有自組織及自修復網(wǎng)絡(luò )的能力，在受干擾后可以動(dòng)態(tài)切換到另一個(gè)信道工作。測試表明本系統能夠實(shí)現對多個(gè)分散位置同時(shí)進(jìn)行溫濕度測試，并具備實(shí)時(shí)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(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：CC2530；Zigbee2007／PRO；溫濕度監控；無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )；網(wǎng)狀網(wǎng)

當今計算機技術(shù)跟現代通信技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展使得Zigbee技術(shù)日漸成熟，本系統組建了一個(gè)基于Zigbee2007／PRO協(xié)議的網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )，采用了新型低功耗的傳感設備進(jìn)行溫濕度信息采集，對終端節點(diǎn)進(jìn)行了設計使得終端節點(diǎn)可以自主發(fā)現和加入網(wǎng)絡(luò )并綁定，隨即將實(shí)時(shí)檢測到的溫濕度數據發(fā)送給終端節點(diǎn)。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )這一綜合了傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的新興交叉學(xué)科目前已廣泛應用于自動(dòng)控制、環(huán)境監測等領(lǐng)域。結合Zigbee2007／PRO協(xié)議的特點(diǎn)和當今市場(chǎng)對環(huán)境監控的要求，設計了基于CC2530的Zigbee2007／PRO協(xié)議的無(wú)線(xiàn)溫濕度監控系統，并通過(guò)實(shí)踐對系統中的關(guān)鍵部分進(jìn)行了可行性分析。
TI／Chipcon公司在IEEE802．15．4標準和ZigBee聯(lián)盟所推出的ZigBee2006規范的基礎上，發(fā)布并認證了全功能的ZigBee 2006協(xié)議棧。該協(xié)議棧全用C語(yǔ)言編寫(xiě)并向后兼容。由于Zigbee2006改進(jìn)后仍然無(wú)法滿(mǎn)足需求，因此在Zigbee2006的基礎上又誕生了實(shí)用性更強的Zigbee20 07／PRO，但對現在的用戶(hù)來(lái)說(shuō)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(wǎng)絡(luò )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(fā)器，主要用于2．4 GHz的ISM頻段。其集成了1個(gè)高性能的RF收發(fā)器和1個(gè)優(yōu)化的低功耗的8051微控制器內核，具有優(yōu)秀的接收器靈敏度和優(yōu)越的抗干擾性。同時(shí)，CC2530可以配備TI的RemoT I，ZStack或SimpliciT I等專(zhuān)有或標
準兼容的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧來(lái)簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)。Zigbee2007／PRO協(xié)議棧Zstack-2．3．0是新一代Zigbee芯片CC2520基于Zigbee2007協(xié)議規范開(kāi)發(fā)的協(xié)議棧。Zigbee協(xié)議結構采用OSI七層模型。協(xié)議以IEEE802．15．4標準作為通訊基礎，定義了物理層(PHY)和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層(MAC)的標準；ZigB ee聯(lián)盟則定義了ZigBee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )層(NWK)、應用層(APL)和安全服務(wù)規范，其結構如圖1所示。

Zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可分為星狀網(wǎng)(Star Network)和網(wǎng)狀網(wǎng)兩種拓撲結構，如圖2(a)、圖2(b)所示。星狀網(wǎng)連接方式比較簡(jiǎn)單，加上Zigbee收發(fā)器受限于本身的工作范圍，只能用于組建包含節點(diǎn)數比較少而且范圍相對也比較小的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )；網(wǎng)狀網(wǎng)的結構能夠使得無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )范圍大大拓展開(kāi)的同時(shí)也使得無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)數目大大增多，非常適用于位置分散，監控節點(diǎn)需求量大監控對象。本系統采用了網(wǎng)狀網(wǎng)結構，
主要分為：協(xié)調器節點(diǎn)(Coordinator)、路由器節點(diǎn)(Router)和終端傳感器節點(diǎn)。系統結構如圖3所示。