基于CC2480的Zigbee無(wú)線(xiàn)水表自動(dòng)抄表

　　0 引 言

　　隨著(zhù)現代科技的飛速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)抄表系統越來(lái)越受到人們的親睞并逐漸取代了傳統的抄表系統傳統抄表系統大致可以分為三類(lèi)：智能卡水表、有線(xiàn)自動(dòng)抄表系統、無(wú)線(xiàn)智能水表。其中有線(xiàn)自動(dòng)抄表系統又可分為分線(xiàn)制集中抄表和總線(xiàn)制集中抄表。由于前兩種方式都存在著(zhù)不利因素，故目前無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統越來(lái)越受到業(yè)界的矚目。

　　l Zigbee技術(shù)簡(jiǎn)介

　　1．1 Zigbee技術(shù)概述

　　Zigbee采用IEEE 802．15．4通信標準，工作于免申請和免費使用的2．4 GHz頻段，是一種新興的短距離、低功耗、低數據速率、低成本、低復雜度的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，主要用于近距離傳輸，適合用于無(wú)線(xiàn)數據采集、無(wú)線(xiàn)工業(yè)控制、消費性電子設備、汽車(chē)自動(dòng)化、家庭和樓宇自動(dòng)化、醫用設備控制、遠程網(wǎng)絡(luò )控制等場(chǎng)合。Zigbee技術(shù)同Bluetooth，Wi-Fi相比較具有如下優(yōu)點(diǎn)：

數據傳輸速率低：10～250 KB／s，專(zhuān)注于低傳輸應用。
功耗低：在低功耗待機模式下，兩節普通5號電池可使用6～24個(gè)月。
成本低：Zigbee數據傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本。
網(wǎng)絡(luò )容量大：網(wǎng)絡(luò )可容納65 000個(gè)設備。
時(shí)延短：典型搜索設備時(shí)延為30 ms；休眠激活時(shí)延為15 ms；活動(dòng)設備信道接入時(shí)延為15 ms。
網(wǎng)絡(luò )的自組織、自愈能力強，通信可靠。
數據安全：Zigbee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，采用AES-128加密算法，各個(gè)應用可靈活確定其安全屬性。

　　1．2 Zigbee網(wǎng)絡(luò )拓撲結構

　　Zigbee技術(shù)具有強大的組網(wǎng)能力，可以形成星型、樹(shù)型和MESH網(wǎng)狀網(wǎng)如圖1所示。實(shí)際中根據需要選擇合適的網(wǎng)絡(luò )結構。

　　網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器就是網(wǎng)絡(luò )中的中心節點(diǎn)，是網(wǎng)絡(luò )的組織者，負責網(wǎng)絡(luò )組建和信息路由；全功能設備FFD可作為協(xié)調器使用，是具有路由與中繼功能的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，可以與 RFD節點(diǎn)通信，也可以與別的FFD節點(diǎn)通信；精簡(jiǎn)功能設備RFD節點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò )終端節點(diǎn)，相互間不能直接通信，只能通過(guò)FFD節點(diǎn)發(fā)送和接收信息，不具有路由和中繼功能。但FRD和FFD的硬件結構完全相同，只是網(wǎng)絡(luò )層不一樣。

　　2 設計方案

　　本設計主要用于樓宇水表的自動(dòng)抄表，抄表人員可以不用進(jìn)入各個(gè)住戶(hù)而將表數據讀回。圖2為單元樓內Zig-bee通信框圖?？傮w設計為首先在單元樓內安裝一個(gè)Zigbee數據采集模塊，用于方便讀表人員收集各住戶(hù)水表數據；同時(shí)還要在各住戶(hù)家中安裝一Zigbee遠程用戶(hù)終端模塊，其主要用來(lái)讀取水表的數據然后通過(guò)Zigbee的射頻部分將數據傳輸到Zigbee的數據采集模塊。

　　2．1 CC2480介紹

　　Zigbee遠程用戶(hù)終端模塊和Zigbee數據采集模塊中，Zigbee部分采用德州儀器(TI)近日宣布推出最新Z-Accel系列2．4 GHz Zigbee認證網(wǎng)絡(luò )處理器中的首款產(chǎn)品——CC2480來(lái)完成，CC2480只需要很少的外圍器件(外圍電路如圖3所示)且該器件無(wú)需了解繁瑣的全功能 Zigbee協(xié)議棧，從而減少開(kāi)發(fā)時(shí)間并簡(jiǎn)化了Zigbee功能。CC2480不僅能夠通過(guò)SPI或UART接口與各種MCU通信，還能與TI的 MPS430超低功耗MCU等器件相結合。Z-stack軟件Zigbee-2006協(xié)議?？梢栽赯igbee處理器上運行，而應用程序則能在外部MCU 上運行。CC2480能夠處理所有時(shí)序關(guān)鍵型與處理密集型Zigbee協(xié)議任務(wù)，而將應用MCU的資源占用的空間釋放出來(lái)用于滿(mǎn)足其他程序的要求。