基于CC2530的Zigbee2007／PRO協(xié)議的無線溫濕度系統(tǒng)設(shè)計

摘要：設(shè)計了一種基于CC2530的Zigbee2007／PRO協(xié)議無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，以網(wǎng)狀網(wǎng)的組網(wǎng)方式有效解決現(xiàn)在市場上的各種問題，如檢測系統(tǒng)監(jiān)控范圍小，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)數(shù)少等缺陷。該系統(tǒng)還具有自組織及自修復(fù)網(wǎng)絡(luò)的能力，在受干擾后可以動態(tài)切換到另一個信道工作。測試表明本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對多個分散位置同時進(jìn)行溫濕度測試，并具備實時監(jiān)控功能，不僅接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率高，而且功耗低，具有很強(qiáng)的實用價值。
關(guān)鍵詞：CC2530；Zigbee2007／PRO；溫濕度監(jiān)控；無線傳感網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)狀網(wǎng)

當(dāng)今計算機(jī)技術(shù)跟現(xiàn)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(tǒng)組建了一個基于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(shè)備進(jìn)行溫濕度信息采集，對終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)計使得終端節(jié)點(diǎn)可以自主發(fā)現(xiàn)和加入網(wǎng)絡(luò)并綁定，隨即將實時檢測到的溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給終端節(jié)點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這一綜合了傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)和無線通信技術(shù)的新興交叉學(xué)科目前已廣泛應(yīng)用于自動控制、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。結(jié)合Zigbee2007／PRO協(xié)議的特點(diǎn)和當(dāng)今市場對環(huán)境監(jiān)控的要求，設(shè)計了基于CC2530的Zigbee2007／PRO協(xié)議的無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，并通過實踐對系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)和ZigBee聯(lián)盟所推出的ZigBee2006規(guī)范的基礎(chǔ)上，發(fā)布并認(rèn)證了全功能的ZigBee 2006協(xié)議棧。該協(xié)議棧全用C語言編寫并向后兼容。由于Zigbee2006改進(jìn)后仍然無法滿足需求，因此在Zigbee2006的基礎(chǔ)上又誕生了實用性更強(qiáng)的Zigbee20 07／PRO，但對現(xiàn)在的用戶來說只需要了解應(yīng)用層函數(shù)以及如何合適調(diào)用這些函數(shù)即可搭建出具有穩(wěn)定性能和完善功能的Zigbee網(wǎng)絡(luò)了。

1 系統(tǒng)設(shè)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個高性能的RF收發(fā)器和1個優(yōu)化的低功耗的8051微控制器內(nèi)核，具有優(yōu)秀的接收器靈敏度和優(yōu)越的抗干擾性。同時，CC2530可以配備TI的RemoT I，ZStack或SimpliciT I等專有或標(biāo)
準(zhǔn)兼容的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧來簡化開發(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(guī)范開發(fā)的協(xié)議棧。Zigbee協(xié)議結(jié)構(gòu)采用OSI七層模型。協(xié)議以IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)作為通訊基礎(chǔ)，定義了物理層(PHY)和媒體訪問控制層(MAC)的標(biāo)準(zhǔn)；ZigB ee聯(lián)盟則定義了ZigBee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、應(yīng)用層(APL)和安全服務(wù)規(guī)范，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)可分為星狀網(wǎng)(Star Network)和網(wǎng)狀網(wǎng)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2(a)、圖2(b)所示。星狀網(wǎng)連接方式比較簡單，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(jié)點(diǎn)數(shù)比較少而且范圍相對也比較小的無線網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)能夠使得無線網(wǎng)絡(luò)范圍大大拓展開的同時也使得無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目大大增多，非常適用于位置分散，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)需求量大監(jiān)控對象。本系統(tǒng)采用了網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，
主要分為：協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(Coordinator)、路由器節(jié)點(diǎn)(Router)和終端傳感器節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。