当前位置:文档之家› ZAuZx_T 系列低功耗Zigbee 无线网络串口透传解决方案V1_12

ZAuZx_T 系列低功耗Zigbee 无线网络串口透传解决方案V1_12

ZAuZx_T 系列低功耗Zigbee 无线网络串口透传解决方案V1_12
ZAuZx_T 系列低功耗Zigbee 无线网络串口透传解决方案V1_12

ZAuZx_T系列低功耗Zigbee无线网络 串口透传解决方案

厦门卓万电子科技有限公司

版本1.12

版本描述日期

V1.0 初始版本2012/8/26 V1.1 加入路由器与终端设备用串口配置模块地址功能2013/1/15 V1.11 更正睡眠唤醒口S_IN、S_OUT的IO口映射描述错误2013/2/5 V1.12 更新不含PCB天线的ZAuZH_T模块为主要模块,增加

2013/2/27 波特率2400、4800

ZAuZx_T系列Zigbee串口透传模块是由厦门卓万科技有限公司开发的基于Zigbee2007/PRO协议栈的2.4G Zigbee无线串口透明传输通信模块。模块基于TI高性能低功耗的2.4G射频收发芯片CC2530及大功率低噪声射频前端芯片CC2591,实现极易使用、全透明、高稳定、超低功耗、超远距离、超大规模Zigbee 无线传感网络的组网。模块历经多次改进最终成熟,以低廉的价格直接提供用户成熟易用的Zigbee网络接口,将以往难以驾驭的协议栈开发过程简化为串口与IO口的简单操作,详细严谨的技术参数保证用户完全掌控网络性能,帮助客户实现“稳定高效,直接上手,一天做项目”。

模块优势

●硬件基于本公司的CC2530模块和CC2530+CC2591模块,体积小,信号好。

CC2530+CC2591模块信号比几乎所有同类产品都高5dB以上!

●终端设备可休眠。与同类产品不可休眠相比,大大节约了终端设备功耗。提

供的例程展示两节电池让温度采集模块工作一年以上!

●使用方便灵活,提供多种模式可选,多种应用的最简设计,易用性高速率二

者兼得!

●产品稳定可靠,性能卓越。超大规模Zigbee网络实际组网经验,多个工程实

践的组网方案,常年运行未出故障!

●从工程出发细致入微的细节控制。可选独特的拨码设置设置地址方式,极大

方便大规模网络工程实施!

模块型号

本Zigbee串口透传系列模块分为6个型号(带*标为推荐采用模块):

ZAuZH_TCO* – 采用CC2530+CC2591带功率放大芯片的主机(Coordinator)模块

ZAuZH_TRO* – 采用CC2530+CC2591带功率放大芯片的路由设备(Router)模块

ZAuZH_TEN – 采用CC2530+CC2591带功率放大芯片的终端设备(EndDevice)

模块

ZAuZL_TCO – 采用CC2530芯片的低功率主机(Coordinator)模块

ZAuZL_TRO – 采用CC2530芯片的低功率路由设备(Router)模块

ZAuZL_TEN* – 采用CC2530芯片的低功率终端设备(EndDevice)模块

模块封装

ZAuZH_T功放模块采用ZA2530-2591无线通信模块,默认采用外接2dBi或6dBi 全向天线。ZAuZL_T低功率模块采用ZA2530A无线通信模块,板载调谐匹配的PCB天线1。

ZAuZH_T尺寸图ZAuZL_T尺寸图

1注:由于PCB天线使用有较多限制,因此为节约体积,新版本的ZAuZH_T大功率模块大部分都已不包含PCB天线,图示均为不带PCB天线的模块,如模块体积要求较高不适宜采用外置天线,建议使用内置铜管天线以取得小体积与良好信号的平衡,如仍无法满足体积需求时才考虑购买带PCB天线的ZAuZH_T模块。

ZAuZH_T引脚图ZAuZL_T引脚图

硬件参数

●工作电压: 3V~3.6V;

●工作频率: 2400-2483.5 MHz

●工作频段数:16

●输出功率: CC2530:-28 dBm -- 4.5 dBm (实测符合标称)

CC2530+CC2591:-10 dBm -- 22.5 dBm (实测符合标称)

(实测符合标称)

dBm

●接收灵敏度:CC2530: -97

CC2530+CC2591: -98.8 dBm (High Gain Mode)(实测符合标称)

-90.4 dBm (Low Gain Mode)(实测符合标称)●信号改善: CC2591: 6dB(实测符合标称)

●接收电流: 25mA

●发送电流: CC2530: 29mA

CC2530+CC2591: 149mA (@ 19 dBm)

●睡眠电流: CC2530: <1uA

CC2530+CC2591: <1.1uA

●串口波特率: 2400; 4800; 9600; 19200; 38400; 57600; 115200 可通过设置

指令调整

●串口格式:无校验,8数据位,1停止位

●模块尺寸: CC2530: 23mm*15mm*1.5mm

CC2530+CC2591: 27mm*18mm*1.5mm ●

模块引脚

表1. 模块引脚与功能

对应模块引脚主机(Coordinator)

引脚功能

路由设备(Router)引脚

功能

终端设备(EndDevice)引脚

功能

GND 接地端

VDD 接电源端,推荐电压3~3.6V

RST N_RESET,置低电平时重启设备

P2.2(2) N/A A1.2,地址高位Bit2

P2.1(2) N/A A1.1,地址高位Bit1

P2.0(2) N/A A1.0,地址高位Bit0

P1.7 UART_RX,模块接收串口信号的IO口

P1.6 UART_TX,模块发送串口信号的IO口

P1.5(3) M0.1,模式选择Bit1 S_OUT,模块睡眠控制输出

P1.4(1) N/A P1.3(3) M0.0,模式选择Bit0 S_IN,模块睡眠控制输入

P1.2(2) N/A A0.7,地址低位Bit7

P1.1(1) N/A P1.0 LED,模块状态指示灯

P0.7(1) N/A P0.6(2) N/A A0.6,地址低位Bit6

P0.5(2) N/A A0.5,地址低位Bit5

P0.4(2) N/A A0.4,地址低位Bit4

P0.3(2) N/A A0.3,地址低位Bit3

P0.2(2) N/A A0.2,地址低位Bit2

P0.1(2) N/A A0.1,地址低位Bit1

P0.0(2) N/A A0.0,地址低位Bit0

(1)2530-2591模块的P0.7、P1.1、P1.4用于CC2530芯片控制CC2591芯片通信,由Zigbee

协议栈自动控制,属于协议栈固定占用的IO口。为避免误操作,我们的ZAuZH_T系列模块未将其引出。ZAuZL_T系列模块将这三个引脚引出,但这三个引脚无作用,强烈建议将这三个引脚悬空。

(2)地址设置IO口仅在点对点(UNI)模式下有效。广播(BROAD)模式与一对多(MTO)

模式下地址设置IO口不影响模块功能。

(3)模式选择位M0.1~M0.0分别取00、01、10、11时对应广播(BROAD)模式、一对多(MTO)

模式、点对点(UNI)模式和设置(SETTING)模式。终端设备(EndDevice)始终运行在点对点(UNI)模式,这两个IO口用于睡眠唤醒信号的输入输出。

模块引脚功能概述

接地(GND)

连接供电的地端。

电源(VDD)

连接供电的电源端。建议供电电压在3V~3.6V之间。虽然芯片可能可以工作在更低电压下,但本产品的设计与测试均建立在3V以上电压基础上。低于3V的电压可能造成大电流工作(如路由信息读写)时不稳定。因此在使用两节干电池供电时,建议使用电压为1.5V的碳性电池或碱性电池。

复位(RST)

低电平有效的复位口N_RESET。置低电平时模块将复位。建议外接RC复位电路或用专用复位芯片控制复位信号。

串口接收(P1.7)

模块接收上位机串口信号。可与工作在相同电压下的上位单片机串口发送口直接连接,或通过MAX3232与上位计算机连接。

串口发送(P1.6)

模块发给上位机串口信号。可与工作在相同电压下的上位单片机串口接收口直接

连接,或通过MAX3232与上位计算机连接。

模式选择(P1.5、P1.3)

ZA串口透传模块针对不同应用提供三种不同的网络模式。主机(Coordinator)和路由设备(Router)所运行模式通过模式设置IO口M0.1、M0.0来决定。拉高某模式设置IO口电平可将对应位设置为1,悬空或外部下拉某模式设置IO口电平可将对应位设置为0。三种网络模式分别为广播模式(M0.1=0,M0.0=0)、一对多模式(M0.1=0,M0.0=1)、点对点模式(M0.1=1,M0.0=0)。另外,当M0.1=1,M0.0=1时模块进入设置模式,可通过串口命令对设备进行基本参数的设置。

终端设备(EndDevice)始终运行在点对点模式,并在点对点模式下兼容设置模式下的设置指令。

模块睡眠控制(P1.5、P1.3,终端设备专用)

终端设备(EndDevice)始终运行在点对点模式,其P1.5、P1.3用作模块睡眠控制输入S_IN与模块睡眠控制输出S_OUT。S_IN为输入口,内部下拉,空闲时应输入低电平,不用时可悬空。S_OUT为输出口。

终端设备(EndDevice)为降低功耗,一般处于睡眠状态,并定时自动唤醒向其父路由设备(Router)查询发送给自身的数据包。上位机发送数据时需首先唤醒终端设备,唤醒方式分为串口直接唤醒和IO口唤醒(详情参见点对点模式一章)。当使用IO口唤醒模块传输串口数据包时,上位机应先拉高S_IN(P1.3)2ms以上,然后发送串口数据包,发送结束后拉低S_IN,模块重新进入睡眠状态。

S_OUT(P1.5)空闲时输出低电平,当终端设备定期查询接收到网络传来的数据包时,会拉高S_OUT约10ms,然后发送串口数据包给上位机,发送结束后拉低S_OUT。上位机可利用S_OUT作为自身的唤醒与睡眠控制进行低功耗设计。

地址设置(P2.2~P2.0、P1.2、P0.6~P0.0)共11个IO口,分为3Bit的地址设置高位A1.2~A1.0(P2.2~P2.0)和8Bit的地址设置低位A0.7~A0.0(P1.2、P0.6~P0.0)。当网络工作于广播(BROAD)模式及一对多(MTO)模式时地址设置位无效,地址设置IO口的输入电平不影响模块功能。因此在这两种模式下地址设置IO 口可悬空。

当工作于点对点(UNI)模式下时,由于主机(Coordinator)的地址已固定为0x0000,因此地址设置IO口输入电平不影响主机功能,主机的地址设置IO口

可悬空。路由设备(Router)与终端设备(EndDevice)的地址设置IO口根据输入高低电平组成11Bit的地址0x0001~0x07FF。地址设置IO口均在内部下拉,悬空时相当于输入低电平0,拉高时相当于输入高电平1。具体详见点对点模式地址设置章节。

模块指示灯(P1.0)

模块状态指示,高电平点亮LED。需串接330欧电阻和LED后到地。为节约功耗,建议终端设备(EndDevice)不接LED,将本IO口悬空。

模块使用连接

为保证射频通信质量,请在设计与使用时考虑如下建议:

●可靠良好的电源供应。模块接地端应可靠接地,建议底版有良好大面积的地

平面。模块电源端应稳定供电,建议用较粗无干扰的PCB走线为模块供电。

●ZAuZH_T系列功放模块建议采用高质量外接天线以使射频通信质量达到最

优。板载PCB天线1在发射时可以取得与外接天线同样好的效果,但是在接收时由于芯片本身特点接收强度会受到很大程度削弱,因此只建议在ZAuZH_TEN模块并且只发不收的情况下采用板载PCB天线。如受限于体积,可采用效果接近与外接天线的内置铜管天线。如设计所限必须在主机(Coordinator)或路由设备(Router)上采用板载PCB天线,建议采用低功率的ZAuZL_TCO与ZAuZL_TRO模块。

●ZAuZL_T系列低功率模块采用PCB天线,为保证天线正常工作,应避免在

天线下走线或铺铜,保证天线上下方与周围净空区域尽量大。底板设计时,建议将模块天线部分露出底版以形成净空区域。

Zigbee网络组网概况

Zigbee是一种低速短距离传输的无线网络协定,主要面向解决低速率大规模网络节点间信息分享。

与传统无线传输相比,Zigbee网络主要有两大优势:无线跳传与低功耗。

传统无线网络一般是点对点传输数据,当两个节点之间的距离大于射频传输距离1注:鉴于ZAuZH_T大功率模块的PCB天线效果不佳,新版本中大部分模块已不包括该PCB天线部分。

时将无法通信;而Zigbee网络拥有跳传功能,即两个节点之间的距离超出通信距离时可以通过它们之间的其他节点跳传信息,因此依然可以进行通信,而信息跳传这样的功能是由Zigbee协议自动完成的,无需人工干预。有了跳传组网这样的方式,当网络中有一些设备添加或移除时,网络能自适应改变组网拓扑,自动选择最佳信息通路,因此Zigbee网络具有很好的鲁棒性。

Zigbee的另一大特点是某些功能的模块(终端模块Enddevice)可以运行在休眠方式,因而可以极大延长电池寿命,特别适合于低功耗信息采集系统如各种传感器网络的搭建。

为实现这些功能,Zigbee网络包含三种基本类型的功能模块:主机(Coordinator),路由设备(Router),终端设备(EndDevice)。

一个Zigbee网络的建立是由主机发起的,因此在任何网络的初始建立阶段都一个主机模块。当主机建立起网络之后,路由设备与终端设备即可以自由加入网络。路由设备是Zigbee网络的主干,组网跳传数据信息,路由设备需一直上电不可休眠。终端设备是可休眠的,不负责数据的跳传,只通过某一个路由设备(称为其父设备)来和整个网络交换数据。

当网络建立起来之后,主机的作用和路由设备完全相同,此时主机已完成组网功能,主机模块已经不是必须的,可以撤掉主机模块网络仍然能进行正常运行。但在整个网络都断电也就是网络消失之后,仍然需要一个主机设备来初始化网络。一个网络只能有一个主机,可以有多个路由设备与终端设备。

网络中的终端设备不是必须的,当没有低功耗需求时,可以没有终端设备,都采用路由设备,这样可以增强网络的可靠性。

我们的Zigbee串口透传解决方案提供完整的组网服务,对外仅是几个IO口与串口的设置,用户仅需选择主机、路由设备、终端设备的数量,设备将完成自动组网,无需人工干预。

为此提供如下几种网络的搭建模式,以方便各种实际需求。

组网网络运行模式

广播模式(BROADCAST MODE)

广播(BROAD)模式是在网络规模较小、数据传输量较小、数据可靠性要求不高的情况下提供的一种便捷的透传解决方案。当主机(Coordinator)模块和路由设备(Router)模块悬空或外部下拉所有模式设置位(M0.1=0,M0.0=0)时便运行于广播模式。相同频段,相同网络ID(PANID)的一个主机和多个路由设备自动组成运行于广播模式的Zigbee网络。此时任意一个设备从串口接收到的串口数据包都会完全透明地传输到其他所有设备并从其他所有设备的串口输出。本模式下地址设置位(A1.2~A1.0,A0.7~A0.0)无效。为简化设计,建议将这些地址设置位悬空。

一对多模式(MANY-TO-ONE MODE)

一对多(MTO)模式是为高效便捷达成形如服务器-多传感器终端的一对多采集任务而提供的透传解决方案。当主机(Coordinator)模块和路由设备(Router)模块都拉高模式设置位M0.0,悬空或外部下拉模式设置位M0.1(M0.1=0,M0.0=1)时便运行于一对多模式。相同频段,相同网络ID(PANID)的一个主机和多个路由设备自动组成运行于一对多模式的Zigbee网络。此时主机从串口接收到的串口数据包会完全透明地传输到所有路由设备并从所有路由设备的串口输出;任意路由设备模块从串口接收到的串口数据包会完全透明地传输到主机并由主机串口输出。本模式下地址设置位(A1.2~A1.0,A0.7~A0.0)无效。为简化设计,建议将这些地址设置位悬空。

点对点模式(UNICAST MODE)

点对点(UNI)模式提供包含主机(Coordinator)、路由设备(Router)、可休眠低功耗的终端设备(EndDevice)在内的经典Zigbee网络的组网方式。当主机模块和路由设备模块都拉高模式设置位M0.1,悬空或外部下拉模式设置位M0.0(M0.1=1,M0.0=0)时便运行于点对点模式;终端设备始终运行于点对点模式。相同频段,相同网络ID(PANID)的一个主机、多个路由设备和多个终端设备自动组成运行于点对点模式的经典Zigbee网络。

各模式优缺点比较如下表所示。

表2. 各模式优缺点比较

优点缺点

广播模式使用方便,即插即用,最简模式下只需连接电源、

地、Reset、串口接收、串口输出5个引脚即可直

接使用。

完全透明传输,所发即所得。

所有数据广播发送,适合于需要广播传递数据的

场合。

数据传输率较低,数据量大时可能有丢包现象。

不支持终端设备(EndDevice),不支持低功耗与

休眠。

一对多模式使用方便,即插即用,最简模式下只需连接电源、

地、Reset、串口接收、串口输出、模式位M0.0 6

个引脚即可直接使用。

完全透明传输,所发即所得。

数据可靠,传输率较高。路由设备上传数据至主

机时传输率类似点对点模式。

不支持终端设备(EndDevice),不支持低功耗与

休眠。

点对点模式支持低功耗可休眠的终端设备(EndDevice)。

数据可靠,传输率高,可将任意数据包精确高效

稳定发送至指定设备。

极大的灵活性,仅需改变串口包的两字节“目的

地址”即可以模拟实现其他两种模式的功能。

使用较为方便,模块只发送不接收时只需连接电

源、地、Reset、串口接收、串口输出、模式位

M0.1 6个引脚即可。

兼容设置(SETTING)模式,在不需要更改模式

的情况下完成模块参数设置。

配套支持完善,提供超低功耗传感器网络程序示

例,上位机源代码完全开源。

串口发包需要按协议增加4字节目的地址包头。

数据包发送格式

为节约Zigbee网络资源,串口接收到的数据将打包成数据包的形式传递。模块接收的串口数据包长度为1~80字节(点对点模式下为5~84字节),数据之间需要有一定的时间间隔T0。时间间隔T0在不同波特率下不同,参见表4。

当设备运行于广播(BROAD)模式和一对多(MTO)模式时,数据是完全透明传输的,串口接收到的所有数据包将会完全传递到其他模块的串口输出。

xx ...... xx xx (xx)

1~80字节T0 1~80字节

广播(BROAD)模式与一对多(MTO)模式串口数据包格式

当设备运行于点对点(UNI)模式时,所有的串口数据包都需要包含4字节包头以指明数据包的目的地址。数据包头由0xAA+地址高位+地址低位+0x55共4字节组成。所传递的数据长度为1~80字节,因此数据包总长度5~84字节。

AA xx xx 55 xx ...... xx AA xx xx 55 xx (xx)

5~84字节T0 5~84字节

点对点(UNI)模式串口数据包格式

点对点模式的模块地址设置将在下面章节进行详细讨论。

点对点模式数据包中的目的地址支持一些特殊用法:

目的地址为0x00 0x00时,数据包将发送给主机

目的地址为0xFF 0xFF时,数据包将广播发送。

终端设备数据包的目的地址为0xFF 0xF0时,数据包将发送给其父路由设备。点对点模式的使用是十分灵活的,可以涵盖广播模式和一对多模式:

将所有主机与路由设备的数据包地址填为0xFF 0xFF,相当于组建广播网络。将所有主机发送的数据包地址填为0xFF 0xFF,所有路由设备发送的数据包填为0x00 0x00,相当于组建了一对多网络。

点对点模式使用灵活,唯一的代价是需要多出4字节包头用以表明数据目的地址。因此在数据量较大时我们建议按照点对点模式组网。

点对点模式的地址设置

为完成点对点通信,点对点(UNI)模式下的主机、路由设备和终端设备一般需要设置设备地址。

主机的地址固定为0x0000,主机地址无需设置,也无法改变。主机地址不受其地址设置IO口A1.2~A1.0、A0.7~A0.0的影响。为简化设计,建议将这些地址设置IO口悬空。

路由设备和终端设备的地址设置通过11个地址设置IO口A1.2~A1.0、A0.7~A0.0的高低电平来实现。拉高某地址设置IO口电平可将对应位设置为1,悬空或外部下拉某地址设置IO口电平可将对应位设置为0。11个IO口的高低电平最终可以组成0x0000~0x07FF共2048个地址编码。

在同一个点对点网络中,所有设备应具有唯一的地址。不同设备设置相同的地址将发生地址冲突,可能的现象包括:地址冲突的设备无法正常收到数据,地址冲突的设备无法正常发送数据,连接地址冲突设备的路由设备和/或终端设备不能正常收发数据。由于大规模Zigbee网络的特点,当相距较远的两个设备地址冲突时不易发现,故需仔细核对确保网络中的所有设备地址唯一。

由于0x0000已固定为主机地址,故当路由设备或终端设备设置地址IO口为0x0000时设置地址无效。此时系统首先查询客户是否用串口设置了地址1,如客户尚未用串口设置地址,自动赋予这些设备随机地址并保证其与网络中的设备地址互不冲突。这些设备可以正常地加入网络并在网络中发送数据,但由于其没有有效的地址因此不能接收点对点数据。具体表现为:地址IO设为0x0000并未用串口设置地址的路由设备可正常发送数据包,正常接收广播数据包,无法接收点对点数据包;地址IO设为0x0000并未用串口设置地址的终端设备可以正常发送数据包,无法接收数据包。

在符合需求的情况下,我们推荐路由设备和终端设备悬空部分或所有的地址设置IO口以减少上位机IO口的占用并简化设计。也可采用悬空所有地址设置IO并用串口设置地址的方式。串口设置地址的方式在设置(SETTING)模式一节有详细介绍。

1 V1.1版本后加入串口设置地址指令。优先级低于IO口地址设置。当所有地址IO口均为0时系统才读取内部串口设置的地址;当至少有一个地址IO口上拉时将按照地址IO口所指定的地址来设置,而忽略内部串口设置的地址。模块的地址设置有唯一性,两种地址设置方式结果相同,因此请特别注意防止地址冲突。

当某些路由设备或终端设备只需要发送数据而不需接收数据(如可休眠传感器终端节点定期上传数据而不需要接收数据)时,可悬空所有地址设置IO口,此时地址IO口为0x0000,在不需使用串口设置地址的情况下可以进入前述只发不收的模式。在此最简情况下,实现单向传递数据的终端设备只需要连接电源、地、Reset、串口接收、睡眠控制输入5个引脚。

地址IO设置地址时,在路由设备或终端设备启动或重启后约500ms时由地址IO 口读入模块。读入后设备即运行在该地址上,此后更改地址IO口的电平不影响设备地址。因此更改设备地址后需要重新启动以使新地址生效。路由设备建议使用拨码开关作为地址输入,在拨码设置完正确地址后再对设备上电,并在每次更改地址后重启设备。

为避免终端设备静态电流损耗以降低设备功耗,建议终端设备可以采用放空地址IO并用串口设置地址的方式。如采用地址IO方式设置地址,在终端设备读入地址后建议将地址IO恢复至低电平。例如采用上位单片机进行IO地址设置时,应确保上位单片机一上电就进行地址IO口的电平输出,以保证上电500ms时模块能稳定读取到正确的地址设置值。在模块读入地址后(建议上电后2秒)将地址IO口恢复低电平以降低功耗。如采用拨码开关作为地址输入,应在拨码设置完正确地址后再对设备上电,并在模块读入地址后(建议上电后2秒)将拨码拨至悬空或外部下拉电阻处以恢复IO口低电平。具体地址读入参考下图。

图1. 路由设备(Router)建议地址设置时序

图2. 终端设备(EndDevice)建议地址设置时序

各种模式下设备的对应地址如下表所示。

表3. 运行模式、设置地址与设备关系

* 为简化设计,建议将不需进行地址设置的IO口悬空,由内部下拉电阻下拉至低电平“0”。

点对点模式终端设备的唤醒

为降低功耗,终端设备(EndDevice)长期处于睡眠状态。要通过终端设备发送串口数据时,首先需要将其唤醒。模块提供两种唤醒方式:串口直接唤醒与IO 口唤醒。串口唤醒无需使用唤醒IO口,只需要上位机通过串口直接发送一字节数据包(如0x55)给睡眠的终端设备便可将其唤醒,随后发送数据包即可。IO 口唤醒需要上位机先将睡眠控制输入IO口拉高,随后发送数据包,并在数据发送完毕后拉低睡眠控制输入IO口使终端设备重新进入睡眠。

串口唤醒使用灵活方便,可以省去上位机一个IO口,并无需判断何时数据包发送结束,但其唤醒时间较长,增大了模块的功耗。IO口唤醒可以精确控制模块的唤醒与睡眠,显著减小模块功耗。推荐使用IO口唤醒。

终端设备的串口唤醒

终端设备的串口唤醒时序如下图所示。如图3,当上位机需要发送串口数据包时,首先发送一字节数据包(0x55)唤醒终端设备,而后在10ms~100ms时发送串口数据包。终端设备连续100ms未收到串口数据时将重新进入睡眠,故唤醒包与串口数据包时间间隔不应大于100ms。

当连续发送串口数据包并且数据包间隔不大于100ms时,可以如图4所示不重新发送唤醒包(当然为保险起见也可如图3在每次数据包发送前重新发送唤醒包)。数据包间隔最小值T0应满足表4的串口数据包间隔。

图3. 终端设备(EndDevice)串口唤醒常规方式时序

图4. 终端设备(EndDevice)串口唤醒连续发送方式时序

终端设备的IO口唤醒

终端设备的IO口唤醒时序如下图所示。如图5,上位机需要发送串口数据包时,首先拉高模块睡眠控制输入S_IN以唤醒终端设备,3ms后开始发送串口数据包。串口数据包完全发送完毕后将S_IN拉低,终端设备将重新进入睡眠。当连续发送串口数据包时,可以在发送期间保持S_IN高电平直到所有串口数据包发送完毕,期间终端设备不进入睡眠。

图5. 终端设备(EndDevice)IO口唤醒时序

设备是何种模式唤醒的完全取决于唤醒瞬间所检测到的中断,与唤醒后电平的变化无关。故在串口唤醒后改变S_IN电平不会改变唤醒模式。建议根据实际需要采用其中一种唤醒模式,不建议两种唤醒模式混用。

点对点模式上位单片机的休眠与唤醒

为节约功耗,控制终端设备的上位单片机也应长期属于休眠状态,在需要发送数据包或接收数据包时再唤醒进行工作。

终端设备睡眠期间会定期唤醒轮询其父路由设备(Router),检查网络是否有发给自身的数据包(默认每3秒查询一次,该值可设置)。当有发送给自身的串口数据包时,终端设备会通过S_OUT输出高电平唤醒信号,该信号可以用以唤醒上位单片机。S_OUT拉高10ms后终端设备开始发送串口数据包给上位单片机,并在发送完毕后拉低S_OUT。

终端设备唤醒上位机时序如下图所示。

图6. 终端设备(EndDevice)串口发送数据时序

设置模式(SETTING MODE)

设置(SETTING)模式提供更改设备与网络基本参数的接口。当主机(Coordinator)模块和路由设备(Router)模块拉高所有模式设置位(M0.1=1,M0.0=1)时便运行于设置模式;终端设备始终运行于点对点模式,但同时可兼容所有设置命令。

设置命令由设置项和设置值两部分组成,通过串口字符串输入模块。主机(Coordinator)模块和路由设备(Router)模块会通过串口响应设置命令,终端设备模块在设置失败时不会响应,只在设置成功时响应。仅输入设置项而不输入设置值时可查询当前参数值,输入错误的命令或设置值时会有相应的提示。参数设置后需要重启设备以使之生效

例:

拉高主机的两个模式口进入设置模式,通过串口输入命令字符串 BAUD_RATE 表示查询,主机通过串口返回当前波特率BAUD_RATE: 115200。

通过串口输入字符串 BAUD_RATE 9600,主机返回SUCCESS: BAUD_RATE IS SET TO BE 9600表示设置成功。所有成功设置的响应都是以SUCCESS开头的,可辅助判断是否设置成功。

通过串口输入字符串 BAUD_RATE 4800,主机返回ERROR: BAUD_RATE MUST BE 9600/19200/38400/57600/115200提示设置失败并给出正确值范围。所有设置失败的响应都是以ERROR开头的,可以辅助判断。

设备可识别的串口输入有较大灵活性。可在字段头、尾添加一定数量的空格,或设置值头添加一定数量的0,均能较好识别,方便编程时控制统一长度或方便转换。

如以下设置指令均能正确识别:

“UNI_SEC_ADDR 16”

“ UNI_SEC_ADDR 16”

“ UNI_SEC_ADDR 16”

“ UNI_SEC_ADDR 16 ”

“ UNI_SEC_ADDR 0016 ”

“ UNI_SEC_ADDR -01 ”

设置完毕后应重启设备以使设置生效。

Z-STACK低功耗设置

Zigbee低功耗设置 1.在预编译选项中使能POWER_SAVING 2.设置 :RFD_RCVC_ALWAYS_ON = FALSE; //(in f8wConfig.cfg(默认情况下就是FALSE))并执行: else if ( ZSTACK_END_DEVICE_BUILD ) { ZDO_Config_Node_Descriptor.CapabilityFlags = (CAPINFO_DEVICETYPE_RFD #if ( RFD_RC VC_ALWAYS_ON == TRUE) | CAPINFO_RCVR_ON_IDLE #endif ); } 实现功能: End-Device 默认的只有CAPINFO_DEVICETYPE_RFD, 这样就设置了电池供电模式,并且在节点空闲的时候关闭射频接收器。 3.在进入sleep mode之前,2项重要的检查需要执行: First: pwrmgr_device必须为 PWRMGR_BATTERY! 说明:{系统初始化时,调用osal_pwrmgr_init(),pwrmgr_device初始化为 PWRMGR_ALWAYS_ON} 该项的正确设置是在节点加入网络之后。在ZDApp.c文件中,若POWER_SAVING选项已使能,则调用会 osal_pwrmgr_device(PWRMGR_BATTERY),设置为允许节电; 当器件为路由或协调器时,调用osal_pwrmgr_device( PWRMGR_ALWAYS_ON ),不允许节电(睡眠)! Second:pwrmgr_task_state 必须为no task,这项机制有利于节点在执行重要操作时,禁止sleep mode。 说明:{系统初始化时,调用osal_pwrmgr_init(),pwrmgr_attribute.pwrmgr_task_state初始化为0,no task,允许节电} 协议栈并没有调用osal_pwrmgr_task_state()函数,即各项任务一直允许节 电。原文如下: If the task always wants to converse power, it doesn't need to call this function at all.(见OSAL_PwrMgr.h文件)

智能照明zigbee联网解决方案

方案介绍 SHUNCOM zigbee智能照明解决方案结合TI CC2530高性能无线微控制器与智能家居zigbee网关,使得应用该技术的每一个灯都有其独立的MAC地址,可以通过智能手机、智能家居控制面板等控制终端实现对灯光的开关、分组、场景、策略等功能的控制。 方案特色 ?开发周期短,开发成本低。 ?安装方便:无须布线,安装时间与标准照明系统几乎相同。 ?每个灯都有其独立的MAC地址,可通过MAC地址进行监测和控制。 ?高度个性化的智能照明,在您需要的时间和场所打开或关闭灯光,选择适合自己的亮度。 ?节能、减少电费开支。 ?支持ZLL, ZHA协议,可与其他基于此协议的智能家居网关互联互通,如Amazon Echo Plus。

系统示意图 系统组成 由三部分组成,灯、网关和app。 1.灯部分 1)硬件部分

采用SHUNCOM SZ05-L-PRO-2模块,模块详细参数如下;其中天线可采用外置天线或内置板载天线。 指标名称技术参数 通信距离SZ05-L-PRO-2 (800 米) 无线频率 2.405 到2.480MHz 调制方式O-QPSK 无线信道16 个 信道检测CSMA/CA 通信协议支持Z LL, ZHA, ZigBee Pro 标准 IO 功能四路PWM输出,六路AD采样(两路复用) 网络拓扑MESH 单网容量65535 个节点 最大数据包82/帧, 发送模式广播或目标地址发送 串口速率9600 ~ 115200 输入电压DC3.3 接收灵敏度-95dbm±3dbm (带P A -106dbm±2dbm) 发射功率(SZ05-L-PRO-2)19dbm ; 平均电流(SZ05-L-PRO-2)34mA ; 峰值电流(SZ05-L-PRO-2)130mA ; 休眠电流 2.2~2.4uA 数据接口TTL 天线接口外置天线或内置天线,IPEX 天线 尺寸规格支持邮票孔贴片和直插 数据位8 停止位1,2 校验None, Even, Odd 加密方式支持AES 加密和CRC 校验 工作环境-40°C ~ 85°C 2)软件部分 SHUNCOM提供符合zigbee联盟标准的ZHA/ZLL通信协议,保证设备的互联互通。 2.网关部分

Zigbee协议栈原理基础

1Zigbee协议栈相关概念 1.1近距离通信技术比较: 近距离无线通信技术有wifi、蓝牙、红外、zigbee,在无线传感网络中需求的网络通信恰是近距离需求的,故,四者均可用做无线传感网络的通信技术。而,其中(1)红外(infrared):能够包含的信息过少;频率低波衍射性不好只能视距通信;要求位置固定;点对点传输无法组网。(2)蓝牙(bluetooth):可移动,手机支持;通信距离10m;芯片价格贵;高功耗(3)wifi:高带宽;覆盖半径100m;高功耗;不能自组网;(4)zigbee:价格便宜;低功耗;自组网规模大。?????WSN中zigbee通信技术是最佳方案,但它连接公网需要有专门的网关转换→进一步学习stm32。 1.2协议栈 协议栈是网络中各层协议的总和,其形象的反映了一个网络中文件传输的过程:由上层协议到底层协议,再由底层协议到上层协议。 1.2.1Zigbee协议规范与zigbee协议栈 Zigbee各层协议中物理层(phy)、介质控制层(mac)规范由IEEE802.15.4规定,网络层(NWK)、应用层(apl)规范由zigbee联盟推出。Zigbee联盟推出的整套zigbee规范:2005年第一版ZigBeeSpecificationV1.0,zigbee2006,zigbee2007、zigbeepro zigbee协议栈:很多公司都有自主研发的协议栈,如TI公司的:RemoTI,Z-Stack,SimpliciTI、freakz、msstatePAN 等。 1.2.2z-stack协议栈与zigbee协议栈 z-stack协议栈与zigbee协议栈的关系:z-stack是zigbee协议栈的一种具体实现,或者说是TI公司读懂了zigbee 协议栈,自己用C语言编写了一个软件—---z-stack,是由全球几千名工程师共同开发的。ZStack-CC2530-2.3.1-1.4.0软件可与TI的SmartRF05平台协同工作,该平台包括MSP430超低功耗微控制器(MCU)、CC2520RF收发器以及CC2591距离扩展器,通信连接距离可达数公里。 Z-Stack中的很多关键的代码是以库文件的形式给出来,也就是我们只能用它们,而看不到它们的具体的实现。其中核心部分的代码都是编译好的,以库文件的形式给出的,比如安全模块,路由模块,和Mesh自组网模块。与z-stack 相比msstatePAN、freakz协议栈都是全部真正的开源的,它们的所有源代码我们都可以看到。但是由于它们没有大的商业公司的支持,开发升级方面,性能方面和z-stack相比差距很大,并没有实现商业应用,只是作为学术研究而已。 还可以配备TI的一个标准兼容或专有的网络协议栈(RemoTI,Z-Stack,或SimpliciTI)来简化开发,当网络节点要求不多在30个以内,通信距离500m-1000m时用simpliciti。 1.2.3IEEE802.15.4标准概述 IEEE802.15.4是一个低速率无线个人局域网(LowRateWirelessPersonalAreaNetworks,LR-WPAN)标准。定义了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)。 LR-WPAN网络具有如下特点: ◆实现250kb/s,40kb/s,20kb/s三种传输速率。 ◆支持星型或者点对点两种网络拓扑结构。 ◆具有16位短地址或者64位扩展地址。 ◆支持冲突避免载波多路侦听技术(carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance,CSMA/CA)。(mac层) ◆用于可靠传输的全应答协议。(RTS-CTS) ◆低功耗。 ◆能量检测(EnergyDetection,ED)。 ◆链路质量指示(LinkQualityIndication,LQI)。 ◆在2.45GHz频带内定义了16个通道;在915MHz频带内定义了10个通道;在868MHz频带内定义了1个通道。 为了使供应商能够提供最低可能功耗的设备,IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,电气及电子工程师学会)定义了两种不同类型的设备:一种是完整功能设备(full.functionaldevice,FFD),另一种是简化功能设备

最新ZigBee无线智能照明解决方案-2014

最新Z i g B e e无线智能照明解决方案-2014

最新智能家居解决方案-2014 一.智能家居背景简介 智能家居概念的起源很早,但一直未有具体的建筑案例出现,直到1984年美国联合科技公司(United Techno1ogies Building System)将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州(Conneticut)哈特佛市(Hartford)的CityPlaceBuilding时,才出现了首栋的“智能型建筑”,从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。 经过多年的需求累积,目前通常把智能家居定义为利用计算机、网络和综合布线技术,通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地组合成一个系统。具体来说,就是首先在一个家居中建立一个通讯网络,为家庭信息提供必要的通路,在家庭网络操作系统的控制下,通过相应的硬件和执行机构,实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制和监测。其次,它们都要通过一定的网络平台,构成与外界的通讯通道,以实现与家庭以外的世界沟通信息,满足远程控制、监测和交换信息的需求。最终达到满足人们对安全、舒适、方便和绿色环保的需求。 随着社会经济结构、家庭人口结构以及信息技术的的发展变化以及人类对家居环境的安全性、舒适性、效率性要求的提高,造成家居智能化的需求大大增加,同时越来越多的家庭要求智能家居产品不仅要满足一些基本的需求,更要求智能家居系统在功能扩展、外延甚至服务方面能够做到简单、方便、安全。二.常用智能家居技术介绍及比较 虽然智能家居的概念很早就出现,市场需求也一直存在,但长期以来智能家居的发展由于受制于相关技术的突破,一直没有得到大规模的应用普及。目前市场存在的智能家居技术介绍如下: 1.有线方式

基于ZigBee技术的智能家居系统

一、智能家居的背景 从宏观上来讲,事物的每个发展阶段都是当时从业人员认识水平、技术水平、市场认知、原材料成本等几个原因共同作用的结果。每个阶段都会局限于当时的技术水平、市场接受程度等,都会有其无法突破的瓶颈和困难。即便智能家居系统在中国已发展20多年,且经过这么多年的发展,产品、技术已日趋成熟、稳定,但每项技术并不一定都完美无瑕。只要产品或技术处于高速发展中,它必然需要不断地去解决一些技术上或者产品上的问题。智能家居产品未来会还向节能环保,舒适度方面发展。比如冬暖夏凉型建筑,不用空调,由建筑自身的功能去调节温度。而智能家居必须结合这些建筑上的功能去发展,从这个方面来说,必然会推动智能家居的适应性发展。对与现阶段的智能家居来说,没有专用的对讲或智能家居数字处理芯片,无论是技术层面还是集成层面,都只是有所关联。如果能够很好的解决,未来数字对讲将会取得更好的应用。而随着中国城镇化趋势的加剧,大型小区会越来越多,人们对安保的重视程度也会日益加强,将来小区的多个安防子系统在技术上必然会走向综合化、集成化。除此之外,厂家需理性地为各类应用设计解决方案,校正一些过往的虚假概念。只有设计实用性强,性价比高,能适应拓展未来新技术的系统,才能更好地为用户服务。除此之外,各家产品的兼容性也是一个急需解决的问题。目前各厂家的产品均采用自家的协议,无法很好地做到兼容,而不同品牌的可视对讲和智能家居系统如何互连互通也将是今后需突破的难点 二、智能家居系统旨在实现的以下主要功能: (1)可以控制和相应的状态查询,如查询室内和室外的温度,可用于家用电器,如灯一键全开,一键全关,更方便。 (2)在光线方面我们可以依照家庭装修环境背景或者用户的其他层次的要对

基于Zigbee的低功耗数据采集系统设计

密级一般 分类号TP393硕士学位论文 作者:杨朋伟 指导教师:侯宏录教授 申请学位学科: 2009年4月20日 XI’ANTECHNOLOGICAL UNIVERSITY 基于Zigbee的低功耗数据采集系统设计 测试计量技术及仪器 题目:

基于Zigbee的低功耗数据采集系统设计 学科:测试计量技术及仪器 研究生签字: 指导教师签字: 摘要 Zigbee无线传感器网络技术是一种全新的短距离无线通信技术,广泛应用于智能控制、无线监控及环境监测等领域。目前,对于Zigbee无线传感器网络技术的应用还存在诸多问题,本文重点对无线传感器网络时间同步算法、低功耗系统设计开展深入研究。 1.对Zigbee无线传感器网络时间同步算法进行了全面分析研究,从降低同步开销和关键路径长度的角度出发,提出了两种应用于不同环境下的时间同步算法。1)当网络规模较小时,采用二层拓扑结构的Zigbee时间同步算法,该算法通过构造二层拓扑结构和时延估计的方法实现了ms级的时间同步精度.降低了时间同步开销;2)当网络规模较大时,采用多跳传感器网络时间同步算法,该算法通过构造较优拓扑结构和累计时延估计的办法降低了时间同步开销及关键路径长度。 2.通过对Zigbee协议栈的研究及分析,从低功耗设计的角度出发,完成了Zigbee低功耗无线数据采集及传输系统设计。主要内容包括如下几个方面: 1)完成了Zigbee无线网络节点的电路设计及相关应用电路设计,在此基础上,应用IAR7.20H开发平台完成了Zigbee无线网络节点的功能软件设计。 2)使用TI公司的CC2430芯片完成了Zigbee节点点对点无线通信的设计及Zigbee 简单网络节点通信设计。 3)完成了多路传感器数据采集接口的设计及Zigbee无线网络监控管理软件设计。 4)研究了无线网络节点功能软件的低功耗设计方法。 5)搭建了Zigbee低功耗无线数据采集及传输系统,对其进行了调试和实验,结果表明该系统在70m范围内工作稳定,误码率较低,时间同步精度较高,能够满足工业环境下的参数远程监控。 关键词:数据采集及传输;低功耗;无线传感器网络;时间同步算法;Zigbee

基于Zigbee技术的智慧农业解决方案

基于技术的智慧农业解决方案 一、智慧农业简介概述: 智慧农业从广义上讲包含了、、、等,智慧农业是将、等现代信息技术应用到农业生产、管理、营销等各个环节,实现农业智能化决策、社会化服务、精准化种植、可视化管理、互联网化营销等全程智能管理的高级农业阶段,是一种集物联网、移动互联网和云计算等技术为一体的新型农业业态,它不仅能够有效改善农业生态环境和提升农业生产经营效率,而且能够彻底转变农业生产者、消费者观念和组织体系结构。 所谓“智慧农业”就是充分应用现代信息技术成果,集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识,实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。 智慧农业是农业生产的高级阶段,是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体,依托部署在农业生产现场的各种传感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等)和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导,为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 “智慧农业”是云计算、传感网、3S等多种信息技术在农业中综合、全面的应用,实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。“智慧农业”与现代生物技术、种植技术等高新技术融合于一体,对建设世界水平农业具有重要意义。 二、智慧农业系统技术特点: 智慧农业是物联网技术在现代农业领域的应用,主要有监控功能系统、监测功能系统、实时图像与视频监控功能。 (1)监控功能系统:根据无线网络获取的植物生长环境信息,如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。其它参数也可以选配,如土壤中的PH值、电导率等等。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理,实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户,并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。 (2)监测功能系统:在农业园区内实现自动信息检测与控制,通过配备无线传

ZigBee的工作原理

ZigBee 的工作原理_ZigBee 组网技术ZigBee 是一种高可靠的无线数传网络,类似于CDMA和GSM网络。ZigBee 数传模块类 似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里,并且支持无限扩展。Zigbee 技术特点主要有低功耗、低成本、时延短、网络容量大、工作频段灵活、低速率、安全的数据传输等。其中低功耗是Zigbee 技术最重要的特点。由于Zigbee 的传输速率相对较低发射功率较小,使得Zig bee 设备很省电,这是Zigbee 技术能够广泛应用的基石。 ZigBee 协议适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求。Zigbee 的基础是IEEE 802.15.4 。但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议,因此Zigbee 联盟扩展了IEEE,对其网络层协议和API 进行了标准化。Zigbee 是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它有自己的协议标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。 ZigBee 组网概述 组建一个完整的zigbee 网状网络包括两个步骤:网络初始化、节点加入网络。其中节点加入网络又包括两个步骤:通过与协调器连接入网和通过已有父节点入网。 ZigBee 网络初始化预备 Zigbee 网络的建立是由网络协调器发起的,任何一个zigbee 节点要组建一个网络必须要满足以下两点要求: (1)节点是FFD节点,具备zigbee 协调器的能力; (2)节点还没有与其他网络连接,当节点已经与其他网络连接时,此节点只能作为该网络的子节点,因为一个zigbee 网络中有且只有一个网络协调器。 FFD:Full Func TIon Device 全功能节点 RFD:Reduced Func TI onDevice 半功能节点

ZIGBEE无线定位技术

ZIGBEE无线定位技术 大多数无线传感器网络都要求具备一种确定网络节点位置的方法。因此在设备安装期间,需要弄清楚哪些节点相互之间直接进行数据交换,或者确定哪些节点直接与中央数据采集点进行数据交换。 当通过基于软件的计算方法来确定网络节点位置时,就需要考虑到市场化解决方案(market solution)。这些具体的计算方法是:节点首先读取计算节点位置的参数,然后将相关信息传送到中央数据采集点,对节点位置进行计算,最后,再将节点位置的相关参数传回至该节点。这就是典型的数据密集型计算,并且需要配置一台PC 或高性能的MCU。 这种计算节点位置的方法之所以只适用于小型的网络和有 限的节点数量,是因为进行相关计算所需的流量将随着节点数量的增加而呈指数级速度增加。因此,高流量负载加上带宽的不足限制了这种方法在电池供电网络中的应用。 针对上述问题,CC2431 采用了一种分布式定位计算方法。这种计算方法根据从距离最近的参考节点(其位置是已知的)接收到的信息,对节点进行本地计算,确定相关节点的位置。因此,网络流量的多少将由待测节点范围中节点的数量决定。另外,由于网络流量会随着待测节点数量的增加而成比例递增,因此,C C2431 还允许同一网络中存在大量的待测节点。 本文所提供的结果是根据对ZigBee 网络的测量得出的,然

而,这些测量结果同样适用于基于IEEE 802.15.4协议构建的更简单的网络。 定位引擎技术 定位引擎根据无线网络中临近射频的接收信号强度指示(R SSI),计算所需定位的位置。在不同的环境中,两个射频之间的RSSI 信号会发生明显的变化。例如,当两个射频之间有一位行人时,接收信号将会降低30dBm。为了补偿这种差异,以及出于对定位结果精确性的考虑,定位引擎将根据来自多达16 个射频的RSSI 值,进行相关的定位计算。其依据的理论是:当采用大量的节点后,RSSI 的变化最终将达到平均值。 在RF 网络中,具有已知位置的定位引擎射频称为参考节点,而需要计算定位位置的节点称为待测节点。 要求在参考节点和待测节点之间传输的唯一信息就是参考节点的X 和Y 坐标。定位引擎根据接收到的X 和Y 坐标,并结合根据参考节点的数据测量得出的RSSI 值,计算定位位置。 将定位技术纳入网络协议 一些采用定位引擎的应用可能要求放置若干个参考节点,以作为基础设施设置不可或缺的一部分。ZigBee 技术能够实现对家庭、办公以及工业等应用的无线控制。随着ZigBee 设备在楼宇基础设施中的安装数量不断增多,ZigBee 将会在家庭和办公自动化方面拥有更为广阔的应用前景。

zigbee模块使用手册

2.4G无线模块WLT2408NZ 产品数据手册编号:DSWLT01003 更新日期:2012/04/26 版本:V1.03 产品概述 WLT2408NZ模块是广州晓网电子出品的WLT系列ZigBee数据传输模块,具备最大8dBm 输出功率,视距传输距离可达500米(@5dbi天线),工作频段2.380GHz~2.500Ghz,除标准ZigBee的16个通道外,还有9个扩展频段,可以有效避开WIFI、蓝牙等其他2.4G信号干扰。 广州晓网电子为WLT2408NZ用户提供mesh对等无线路由协议,无组网延时,采用时间空间权值均衡原则,路由时间短,通讯稳定可靠。 基本参数产品图片 输出功率: 供电电压: 天线接口: 数字接口: 视距传输距离:功耗: 休眠电流 工作温度: 存储温度: 尺寸:-50~+8dBm 1.9~3.3V SMA,U.FL UART,GPIO,AD 500米@5dbi天线 发送峰值电流46.3mA,接收时36.4mA <1uA -40℃至+85℃ -40℃至+105℃ 16×23mm 公司简介 广州晓网电子科技有限公司是一家专门从事无线通讯方案设计、生产及服务的公司,公司拥有一流的设计团队,运用先进的工作方法,集合无线设计经验,公司拥有业界实用的各种模块,也为客户提供客制化服务。 订货信息 WLT2408NZ-S SMA形式天线接头 WLT2408NZ-U U.FL形式天线接头 WLT2408NZ SDK 无线模块评估板套件,包含两个评估板,搭载的模块为 WLT2408NZ-S。 数据手册

版权声明 本文档提供有关晓网电子产品的信息,并未授予任何知识产权的许可,并未以明示或暗示,或以禁止发言或其它方式授予任何知识产权许可,任何单位和个人未经版权所有者授权不得在任何形式的出版物中摘抄本手册内容。 产品命名规则 图1-1 产品命名规则 例如:WLT2408NZ-S表示晓网电子模块类的产品,频段为2.4GHz,理论输出功率为﹢8dBm(实际输出为﹢7.7dBm),超小封装,调制方式为ZigBee,外置SMA头的模块。

工业zigbee,解决方案

工业zigbee,解决方案 篇一:ZIGBEE无线智能家居最新解决方案-XX 无线智能家居系统最新解决方案 南京物联传感技术有限公司 一、智能化系统概述 什么是智能家居 “智能家居”,又称智能住宅。通俗地说,它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯以及物联网技术于一体的安全化、网络化、智能化的家居控制系统。将家中的各种设备(如照明系统、电器控制系统、安防系统、远程医疗系统、环境络监控系统等)通过互联网和ZIGBEE局域网络连接到一起。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,而且还提供更安全、更舒适、更便捷的宜人家庭生活空间;智能家居是以住宅为平台,利用网络、通信及控制技术管理家中设备。来创造一个高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。 智能家居的功能:远程、场景、定时、联动 远程:移动终端(手机、平板)通过互联网把指令发送至云服务器,云服务器在转发至网关,网关把互联网信号转换成ZIGBEE局域网信号在发送至对应的设备。只要终端有网络信号即可控制家中的任何设备。

场景:把多个设备添加到同一个触发键中。例如:回家之后需要开启灯光、空调、电视,关闭声光报警器、烟雾探测器、红外入侵探测器等。智能家居终端软件可以提供同时一键操作以上所有设备的功能即场景功能。 定时:场景设置好,要执行必须手动触发,定时之后就可以根据具体设定的时间自动触发,定时的方式和手机设置闹铃的方式相同。 联动:智能家居有传感器、控制器、APP构成。通过APP 设置只要传感器检测到相关信号之后控制器能自动执行相应的动作即联动。 二、项目需求 系统概述 一个舒适的家居环境应该对家居的照明、电器、安防、环境、健康、综合服务系统,使用业主通过简单的操作即可拥有轻松的生活环境和惬意的生活氛围,让生活变得更舒心、放心、省心。 本项目将遵循业主需求,并依照南京物联对于智能家居设计的六大基本原则,即L、S、A、E、H、O对居家各个功能区域进行详细而有系统的分析设计。 L—照明控制系统;(调光灯、LED灯泡、白炽灯、、、) S—安防控制系统;(燃气探测、烟雾报警、门窗磁、、、)

ZigBee的工作原理

ZigBee得工作原理_ZigBee组网技术ZigBee就是一种高可靠得无线数传网络,类似于CDMA与GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准得75m到几百米、几公里,并且支持无限扩展。Zig bee技术特点主要有低功耗、低成本、时延短、网络容量大、工作频段灵活、低速率、安全得数据传输等。其中低功耗就是Zigbee技术最重要得特点。由于 Zigbee得传输速率相对较低发射功率较小,使得Zig bee设备很省电,这就是 Zigbee技术能够广泛应用得基石。 ZigBee协议适应无线传感器得低花费、低能量、高容错性等得要求。Zigbee 得基础就是IEEE 802.15。4、但IEEE仅处理低级MAC层与物理层协议,因此Zigbee联盟扩展了IEEE,对其网络层协议与API进行了标准化。Zigbee就是一种新兴得短距离、低速率得无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它有自己得协议标准,在数千个微小得传感器之间相互协调实现通信。 ZigBee组网概述 组建一个完整得zigbee网状网络包括两个步骤:网络初始化、节点加入网络。其中节点加入网络又包括两个步骤:通过与协调器连接入网与通过已有父节点入网。 ZigBee网络初始化预备 Zigbee网络得建立就是由网络协调器发起得,任何一个zigbee节点要组建一个网络必须要满足以下两点要求: (1)节点就是FFD节点,具备zigbee协调器得能力; (2)节点还没有与其她网络连接,当节点已经与其她网络连接时,此节点只能作为该网络得子节点,因为一个zigbee网络中有且只有一个网络协调器。 FFD:Full Func TI on Device 全功能节点 RFD:Reduced FuncTI onDevice半功能节点

zigbee解决方案比较

Zigbee 解决方案总结 一.非开源协议栈 1.freescale 解决方案 协议栈种类: 1.1 80 2.15.4标准mac 1.2 SMAC 1.3 SynkroRF 1.4 ZigBee RF4CE 1.5 ZigBee 2007 最简单的就是SMAC,是面向最简单的点对点应用的,不涉及网络的概念; 其次是IEEE802.15.4,一般用来组建简单的星型网络,而且提供了源代码,可以清楚地看到网络连接的每个步骤,分别调用了哪些函数; BeeStack(符合zigbee 2007)是提供的最复杂的协议栈,但是看不到代码,它提供给你一些封装好的函数,比如创建网络函数,你直接调用它,协调器就把网络创建好了,终端节点调用它则寻找可以加入的ZigBee网络并尝试加入。 其中硬件平台可以为下面中的任一种: MC13202 (2.4 GHz射频收发器) MC13213 (2.4 GHz射频收发器和带60K闪存的8位MCU)MC13224V (2.4 GHz平台级封装(PIP) –带有128KB闪存、96KB RAM、80KB ROM的32位TDMI ARM7处理器) MC13233 (带有HCS08 MCU的2.4 GHz片上系统) MC13202没有自带mcu,在做应用时,需要用户在自己的扩展板上加上mcu,既需要实现对外围设备的底层控制,也需要实现

协议栈。下面的几种均有自带mcu,协议栈的实现在自带的mcu 上实现,功能较简单的可直接使用片上的mcu资源进行控制;功能复杂的应用,最好协议栈实现与外围控制分开,大多数应用都选择arm芯片作为控制芯片; 详细信息可以查看https://www.doczj.com/doc/4518044163.html,/products/rf/ZigBee.asp 2.microchip 解决方案 协议栈种类: ZigBee? Smart Energy Profile (SEP) Suite ZigBee? PRO ZigBee? RF4CE 均是一整套的协议集,价格不菲; 硬件平台: Pic18(mcu)+MRF24J40(2.4GHZ 射频收发器)+天线 与freescale 的mc13202相似,MRF24J40也只是射频收发器,不包含mcu,协议栈的实现需要借助于外围的mcu,当然微芯公司选择的是pic18及以上的芯片作为其主控mcu,通过spi接口与MRF24J40通信,查询其寄存器的状态,实现协议栈功能。 详见:https://www.doczj.com/doc/4518044163.html,/ 3.ST 意法半导体解决方案 协议栈: EMZNET ZigBee? protocol stack 硬件平台:

一文读懂zigbee技术的协议原理

一文读懂zigbee技术的协议原理 一.前言 从今天开始,我们要正式开始进行zigbee相关的通信实验了,我所使用的协议栈是ZStack 是TI ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0版本,大家也可以从TI的官网上直接下载TI公司为cc2530写的协议栈代码,毕竟,我们作为初学者,应该先不要去深究协议栈是怎么用代码编写的,毕竟zigbee已经相当成熟了,我们应该先学会使用zigbee协议栈进行通信,并能应用于实际项目中,比如说智能家具,不知道大家是不是有同感,所以下面我就先给大家介绍一下zigbee通信的原理以及体系架构。 二.ZStack 体系架构 ZStack 的体系结构由称为层的各模块组成。每一层为其上层提供特定的服务:即由数据服务实体提供数据传输服务;管理实体提供所有的其他管理服务。每个服务实体通过相应的服务接入点(SAP) 为其上层提供一个接口,每个服务接入点通过服务原语来完成所对应的功能。 ZStack 根据IEEE 802.15.4 和ZigBee 标准分为物理层,介质接入控制层,网络层,应用层。物理层提供了基础的服务,数据传输和接收,网络层提供了各个节点连入的服务,是zigbee网络通信的关键,应用层是我们关注的重点,提供了应用的框架和ZDO。大家如果想了解体系结构的具体内容,可以自己去看说明文档,下面我给大家介绍一下zigbee 工作原理。 ZStack 采用操作系统的思想来构建,采用事件轮循机制,而且有一个专门的Timer2 来负责定时。从CC2530 工作开始,Timer2 周而复始地计时,有采集、发送、接收、显示…等任务要执行时就执行。当各层初始化之后,系统进入低功耗模式,当事件发生时,唤醒系统,开始进入中断处理事件,结束后继续进入低功耗模式。如果同时有几个事件发生,判断优先级,逐次处理事件。这种软件构架可以极大地降级系统的功耗。 整个ZStack 的主要工作流程,如图所示,大致分为以下6 步:(1) 关闭所有中断;(2) 芯

Zigbee低功耗传感器产品功能定义

Zigbee 低功耗传感器产品功能定义 一、Zigbee无线按键(On/Off Switch) 1,组网 长按FAC_RST按键大于6s,直到LED指示灯闪烁,闪烁3次后模块进入出厂状态,此时可对模块进行组网操作。 2,恢复出厂设置 若模块已经加入过网络,长按FAC_RST按键大于6s,直到LED指示灯闪烁,闪烁3次后模块退网操作成功,恢复到出厂状态 3,心跳功能 默认心跳时间设置为两小时,心跳内容上传电池电量(支持网关配置电池电量上报周期)4,网络状态维护 当父节点丢失会重新找网,第一次找网时间1分钟,如果入网失败则5分钟后重试,再次为30、60、120、360、720分钟,以后一直为720分钟一次,直到加入网络后下次断线又从1分钟开始 当有按键动作时(单击,双击,长按)会执行一次找网,断电再上电也会执行一次找网5,模块功能 按键单击发送toggle 指令,按键双击发送on 指令,长按发送off 指令 二、Zigbee温湿度传感器(Temperature Sensor) 1,组网 长按FAC_RST按键大于6s,直到LED指示灯闪烁,闪烁3次后模块进入出厂状态,此时可对模块进行组网操作。 2,恢复出厂设置 若模块已经加入过网络,长按FAC_RST按键大于6s,直到LED指示灯闪烁,闪烁3次后模块退网操作成功,恢复到出厂状态 3,心跳功能 默认心跳时间设置为两小时,心跳内容上传电池电量(支持网关配置电池电量上报周期)4,网络状态维护 当父节点丢失会重新找网,第一次找网时间1分钟,如果入网失败则5分钟后重试,再次为30、60、120、360、720分钟,以后一直为720分钟一次,直到加入网络后下次断线又从1分钟开始 当有温湿度变化上报时会执行一次找网,断电再上电也会执行一次找网 5,模块功能 模块默认10s检测一次温湿度传感器值,当检测到温度变化超过0.5℃,模块会上报温湿度数据到网关 三、Zigbee门磁传感器(IAS Zone / Contact Switch) 1,组网 长按FAC_RST按键大于6s,直到LED指示灯闪烁,闪烁3次后模块进入出厂状态,此时可对模块进行组网操作。 2,恢复出厂设置 若模块已经加入过网络,长按FAC_RST按键大于6s,直到LED指示灯闪烁,闪烁3次后模块退网操作成功,恢复到出厂状态 3,心跳功能 默认心跳时间设置为两小时,心跳内容上传电池电量(支持网关配置电池电量上报周期)

zigbee智能主机,解决方案

zigbee智能主机,解决方案篇一:Zigbee智能家居整体方案 Zigbee智能家居整体方案 一、智能家居简介 智能家居是以互联网为核心最终实现的家居互联,将家中各种设备连接到一起,提供家电控制、照明控制、窗帘控制、防盗报警、环境监测、三表抄送等多种功能和手段。构建高效的住宅设施与家庭日程事务的智能管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。二、智能家居系统组成 1. 照明系统 实现对全宅灯光的智能管理,可以用遥控等多种智能控制方式实现对全宅灯光的遥控开关,调光,全开全关及“会客、影院”等多种一键式灯光场景效果的实现。并可用定时控制、电话远程控制、手机控制等多种控制方式实现功能,从而达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。 另一方面与窗帘自动控制系统结合,实现室内自动调光,根据室外天气情况自动开关窗。 (1) 控制:就地控制、多点控制、遥控控制、区域控制等; (2) 安全:通过弱电控制强电方式,控制回路与负载回路分离;

(3) 简单:智能灯光控制系统采用模块化结构设计,简单灵活、安装方便; (4) 灵活:根据用户的不同需求,只需做软件修改设置就可以实现灯光布局的改变和功能扩充。 2. 电器控制系统 电器控制采用弱电控制强电方式,即安全又智能,可以用遥控、定时等多种智能控制方式实现对在家里电视、空调、饮水机、插座、地暖、投影机、新风系统等进行智能控制。 系统可以做到让客厅、餐厅、卧室等多个房间的电视机共享家庭影音库,并可以通过遥控器选择自己喜欢的音源进行观看。避免饮水机在夜晚反复加热影响水质,在外出时断开插排通电,避免电器发热引发安全隐患。以及对空调地暖进行定时或者远程控制,让您到家后马上享受舒适的温度和新鲜的空气。 (1) 方便:手机控制、就地控制、场景控制、遥控控制、电话电脑远程控制等; (2) 控制:通过红外或者协议信号控制方式,安全方便不干扰; (3) 健康:通过智能检测器,可以对家里的温度、湿度、亮度进行检测,并驱动电器设备自动工作; (4) 安全:系统可以根据生活节奏自动开启或关闭电

Zigbee网络原理与应用教案

计算机与信息技术学院 课程教案 专业物联网工程 课程Zigbee网络原理与应用 讲授人姚建峰 2015 年 9月10日

(一) 课程名称:Zigbee网络原理与应用 (二) 学时学分:周4学时,3学分 (三) 预修课程:电子线路、数字逻辑、计算机组成原理、高级语言程序设计 (四) 使用教材 ZigBee技术与实训教程――基于CC2530的无线传感网技术,清华大学出版社,2014年5月第1版 (五) 教学参考书(3本以上) 1、李文仲编著:《Zigbee2006无线网络与无线定位实战》,北京航空航天大学出版社,2008年1月第1版; 2、王小强编著:《Zigbee无线传感器网络设计与实现》,化学工业出版社,2012年6月第1版; 3、郭渊博编著:《Zigbee技术与应用》,国防工业出版社,2010年6月第1版。 (六)教学方法:课堂讲授,课堂演示,师生互动,理论与实验结合教学。 (七) 教学手段:多媒体教学。 (八) 考核方式:闭卷考试。 (九) 学生创新精神与实践能力的培养方法:结合实验、具体应用、小组讨论等方式使学生掌握Zigbee技术开发的基本方法,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的动手能力和创新能力。 (十) 其它要求:严格考勤,学生课堂表现和实验完成情况占学生成绩的30%,期末成绩占70%。

第一章无线传感器网络 教学时数:2学时 教学目的与要求:主要让学生理解无线传感网络的主要概念,了解无线传感网络的发展历程、研究现状与研究前景、应用领域,掌握无线传感网络的特点、网络体系结构、关键技术。 教学重点:无线传感器网络体系结构。 教学难点:无线传感器网络的关键技术。 第一节无线传感器网络概述(了解) 1.无线传感器网络的概念: 无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息,并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。 2.无线传感器网络的发展历程: 第一阶段:最早可以追溯至越战时期使用的传统的传感器系统。当年美越双方在密林覆盖的“胡志明小道”进行了一场血腥较量,“胡志明小道”是胡志明部队向南方游击队输送物资的秘密通道,美军对其进行了狂轰滥炸,但效果不大。后来,美军投放了2万多个“热带树”传感器。“热带树”实际上是由震动和声响传感器组成的系统,它由飞机投放,落地后插入泥土中,只露出伪装成树枝的无线电天线,因而被称为“热带树”。只要对方车队经过,传感器探测出目标产生的震动和声响信息,自动发送到指挥中心,美机立即展开追杀,总共炸毁或炸坏4.6万辆卡车。 第二阶段:二十世纪80年代至90年代之间。主要是美军研制的分布式传感器网络系统、海军协同交战能力系统、远程战场传感器系统等。这种现代微型化的传感器具备感知能力、计算能力和通信能力。因此在1999年,商业周刊将传感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之一。 第三阶段:21世纪开始至今,也就是9·11事件之后。这个阶段的传感器网络技术特点在于网络传输自组织、节点设计低功耗。除了应用于反恐活动以外,在其它领域更是获得了很好的应用,所以2002年美国国家重点实验室--橡树岭实验室提出了“网络就是传感器”的论断。 3.无线传感器网络研究现状: (1)国外无线传感器网络的研究现状 1998年,美国国防部提出了“智能尘埃”的概念,最先开始无线传感器网络技术的研究,目的是为监控敌方的活动情况而不被察觉。2001年,美国陆军提出“灵巧传感器网络通信”计划,将无人值守式弹药、传感器和未来战斗系统

ZigBee智能照明系统解决方案

ZigBee智能照明系统解决方案 一、概述 面向能源管理、商业和消费应用产品创造无线解决方案的全球企业联盟ZigBee联盟(ZigBee Alliance)宣布,ZigBee Light Link标准已经制定与认证完成。未来照明产业将能够拥有一项由广泛的企业联盟提供支持的开放性全球标准,为全球一些最高效LED照明解决方案提供无线控制功能。ZigBee Light Link是透过单一网路控制不同品牌厂商的照明产品,并且同时能与多元频段的电脑、智能型手机和平板电脑连结,有助于相关供应链的发展,以及加速推动智慧化照明与控制设备。因此采用ZigBee Light Link的节能灯泡、LED灯具、感应器、定时器、遥控器与开关将能够很方便的接入网路,并且无需添加任何装置进行调整。能够很轻松随插即用,并以其它装置无线控制照明装置。 目前基于ZigBee Home Automation(家庭自动化)和ZigBee Light Link的ZigBee产品可与ZigBee3.0互操作。 二、方案介绍 四信基于ZigBee Light Link协议的灯控制方案,采用智能灯控系统取代传统手动式单节点开关,灵活对灯光进行智能化的集中管理。满足不同场合对灯光控制的需求,通过软件系统自定义多种场景控制模式、设定时间自动控制。在能源控制、管理等方面,最终为客户提供高度可靠、安全、低功耗和低成本的灯控解决方案。 ZigBee Light Link技术为下一代照明应用,提供易于使用且直觉性的操作界面连结标准。为您解决照明节能控制解决方案,快速驾驭新市场。内建ZigBee 无线通讯模组的照明灯具,让LED照明或其它节能照明获得更高附加价值的动力。

基于ZigBee技术的无线考勤系统设计毕业设计

基于ZigBee技术的无线考勤系统设计 作者姓名:郭帅指导老师:金中朝 摘要:系统基于ZigBee个域网协议和嵌入式系统,使刷卡设备和考勤统计系统分离,具有组网方便,安装拆卸简单,扩容性好,无需布线等特点,可以减少因线路故障带来的损失和不便,提高了系统的稳定性和可靠性。并完成了ZigBee网络的搭建与优化,嵌入式数据库Sqlite的移植以及嵌入式QT的开发等。 关键字:ZigBee, 射频卡考勤,嵌入式网关 1 绪论 随着信息化时代的到来,我们生活的各方面都和信息化息息相关。社会的管理和资金的流通也已经进入信息化的革命。非接触IC卡“一卡通”便是信息化革命的产物之一。本系统设计的目的是为了实现考勤数据采集、数据统计和信息查询过程的无线化和自动化。方便用户对考勤数据的保存和导出。ZigBee是进入21世纪后来出现的一种新型无线通信技术,该协议具有近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的特点,在智能家居、智能楼宇自动化、工业智能监等控领域具有非常宽广的市场空间。随着多家芯片制造商推出支持ZigBee协议的片上系统解决方案,越来越多的无线控制系统采用ZigBee技术。 系统基于ZigBee个域网协议和嵌入式系统,使刷卡设备和考勤统计系统分离,与目前广泛使用的有线考勤系统相比,具有组网方便,安装拆卸简单,扩容性好,无需布线等特点,可以减少因线路故障带来的损失和不便,提高了系统的稳定性和可靠性。 本文首先介绍了系统的总体拓扑结构,然后详细阐述了刷卡设备和网关设备的硬件设计和软件开发过程,其中包括刷卡驱动电路设计,ZigBee协议栈应用程序设计,QT应用软件设计,Sqlite数据库移植方法等。

相关主题
相关文档 最新文档