工程应用
DOI ：10．3969/j．issn．1001-3824．2012．03．012
一种ZigBee 的无线串口设计
收稿日期：2012-03-08刘圣蓉，刘亚东，李章勇
（重庆邮电大学生物医学工程研究中心，重庆400065）
摘要：设计了一种基于ZigBee 的无线串口模块，由无线收发电路、电源电路和串口连接电路组成的硬件以及按照Z-
Stack 协议栈的方式进行组网和传输的软件设计很好地实现了cc2530芯片与串口的无缝接入，并且通过Z-Stack 协议栈使得该无线串口模块能够充当ZigBee 网络协调器管理网络，
并将网络中的数据通过串口与PC 机进行通信，实现了远距离传输的目的。最后通过软件和硬件测试证明系统能够安全可靠运行，弥补了ZigBee 技术短距离通信的局限性。关键词：ZigBee ；串口通信；cc2530；无线收发中图分类号：TN92
文献标识码：A
文章编号：1005-
3824（2012）03-0049-030引言
ZigBee 是一种新兴的短距离、低功耗、低复杂度和低成本的无线网络技术，在工业控制、消费类电
子产品、汽车电子、农业自动化和医疗领域都有广泛的应用。因为ZigBee 是一种短距离传输的网络，所以在一些需要远距离数据通信的应用中受到了一定的限制。为了扩展ZigBee 网络的应用范围，在不明显增加成本的情况下，本文通过基于ZigBee 的
无线串口方式使其通过串口与PC 机进行通信，达到延伸ZigBee 网络通信距离的目的
［1］
。
1无线串口电路的总体设计
基于ZigBee 的无线串口主要由硬件和软件2
部分组成。硬件部分主要由电源模块、串口连接电路和无线收发电路组成。数据发送时RS232串口数据经过串口连接电路将电平转换为TTL 电平，再通过cc2530芯片进行无线发送。接收数据时是将cc2530芯片所接收到的数据再转换为RS232串口数据。ZigBee 数据传输主要有2种方式：一种是透明传输，将串口数据原样地传给cc2530直接进行无线发送，需要发送给不同的地址时需要一定的配置命令，这种方式在多点传输时延时较大，但是在点对点传输中效率较快；另一种方式是协议帧传输，
这种方式会在每个数据包前面添加目的地址，在多点通信中效率较快，但是在点对点网络中会有较大的数据开销。对于采用何种网络主要根据网络的传输方式才能发挥网络的最大效果。软件部分主要通过对Z-Stack 协议栈的编写，使各ZigBee 模块能组成网络并进行无线数据的传输，最后通过串口与PC 机进行通信
［2-3］
。基于ZigBee 的无线串口的
整体设计框图如图1所示。
图1
基于ZigBee 的无线串口电路设计框图
2
硬件设计
2.1
无线收发电路
无线收发模块电路如图2所示，它主要由
cc2530芯片复位电路和外围元件组成，是整个电路的核心部分。cc2530芯片包含了1个增强型工业标准的8051内核和cc2530射频收发器，其工作频率范围为2.4 2.4835GHz ，采用IEEE802.15.4规范要求的直接序列扩频方式，采用O-QPSK 调制—
94—
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DIGITAL COMMUNICATION /2012.06
方式，灵敏度达到－94dBm ［4］
。
图2无线收发电路
2.2电源电路和串口连接电路
电源模块为整个电路提供稳定的3.3V 电压，
串口电路中采用MAX232芯片将TTL 电平转换为RS232电平，或者将RS232电平转换为TTL 电平，使得上位机能够与ZigBee 网络进行数据通信。电源电路和串口连接电路如图3所示。
图3电源电路和串口连接电路
3软件设计
在本设计中主要按照Z-Stack 协议栈的方式进行组网和数据传输，
Z-Stack 采用操作系统的思想来构建，
是一种任务循环机制，首先对各层进行初始化然后系统进入低功耗模式，当有任务时系统被唤醒，进入中断程序处理任务，结束后继续进入低功耗模式，如果在同一时间内有多个任务，则首先判断任务优先级，按照任务优先级依次处理任务，Z-Stack 的工作流程如图4所示［5］。
在本文中我们将无线串口设备定义为网络协调器，Z-Stack 在项目中的目录结构如图5所示。图5中App 为应用层目录，无线串口收发程序
就处于该目录下；Hal 为硬件层目录；MAC 为MAC 层目录；MT 为监控调试层目录；NWK 为网络层目录；OSAL 为协议栈的操作系统目录；Profile 为AF 层目录，包含AF 层处理函数接口文件；Security 为安全层目录，包含安全层处理函数接口文件；Serv-ices 为ZigBee 和802.15.4设备的地址处理函数目录，包含地址模式的定义和地址处理函数；Tools 为
工程配置目录，
包含空间划分及Z_Stack MAC 相关配置信息；ZD0指ZigBee 设备对象；ZMac 目录如图6所示，zmac．c 是Z_Stack MAC 导出层接口文件，zmac_cb．c 是ZMAC 需要调用的网络层函数；Zmain 目录为Z_Stack 的main 函数；Output 为输出文件目
录，
由EW8051IDE 自动生成。这些文件共同组成图6ZMAC 层目录接口
—
05—
工程应用
了基于ZigBee的无线串口，使得ZigBee网络能够通
过串口与PC机进行通信［6-7］。
4性能测试
我们将ZigBee无线串口模块定义为网络协调
器，实物如图7所示，将另1个ZigBee设备定义为
网络终端设备，利用这2个设备组建成ZigBee网
络。信道频率为2405MHz，发射功率设置为
－3dBm，利用串口助手观察数据情况其波特率设
置为115200Bd，校验位为NONE，数据位为8，停止
位为1。我们让ZigBee终端设备循环的发送字符串
“重庆邮电大学”通过ZigBee无线串口模块接收，
然后通过串口传到PC机观察数据无线传输的情
况，串口助手接收到的数据如图8所示。我们从图
8中可以看出来终端设备的数据能很好地通过Zig-
Bee无线串口模块被PC机接收，如果要将ZigBee
网络中的数据传输到更远端的设备可通过PC机进
一步传输。
5结论
通过软件和硬件测试证明系统能够安全可靠
运行，能够实现ZigBee串口数据的无线收发和在
ZigBee网络中作为网络协调器，达到了设计的目的
和要求，很大程度上延伸了ZigBee网络的应用范
围，弥补了ZigBee技术短距离通信的局限性。
参考文献：
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作者简介：
刘圣蓉（1980-），女，重庆奉节人，助教，主要研究方向为
电生理研究。
基金项目：重庆市第二批优秀人才支持计划（渝教人〔2010〕72）。
Design of ZigBee to COM Coordinator
LIU Shengrong，LIU Yadong，LI Zhangyong
（Institute of Biomedical Engineering，Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing400065，P．R．China）Abstract：In recent years，ZigBee technology has been rapidly developed，nonetheless，for the reasons of its short distance
transmission characteristics，the application is limited．In this paper we propose a design of wireless serial port module
based on ZigBee，through hardware and software to achieve seamless connection between CC2530and serial port，and by
the Z-Stack protocol stack，the wireless serial port module can serve as ZigBee coordinator and manage the network，then the data are sent to computer through the serial port and achieve long-distance communication．
Key words：ZigBee；serial communication；cc2530；wireless sending and receiving
（责任编辑：迟蕾）
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目录 一、问题背景概述 (2) 二、需求分析 (2) 三、初步分析及结果 (4) 四、企业布局与规划 (6) 五、方案分析评估 (12) 附录参考文献 (19) 一、问题背景概述 计算机从问世开始，在短短的几十年时间里，已经从美国传向世界各地。尤其是进 入21世纪以来，网络的作用已经处于举足轻重的地位，逐渐渗入到社会生活的方方 面面。在经济快速发展的今天，网络对于企业的重要性不言而喻。我们知道一个人不 可能脱离这个社会而存在，同样对于企业而言，它不可能脱离与他相关的企业之间的 联系，而联系它们的媒介在很大程度上是通过计算机网络来实现的。在今天，脱离网 络的企业必将被网络和相关领域的企业所淘汰。从另一个方面来说，企业要不断的学 习和更新现有的网络资源，如何使自己的网络资源得到最大效益的利用，是现在多数 企业所面临的一个严峻问题。时至今日，我们的学习和生活已经离不开网络了。而我 们所关心的问题是如何合理的构建网络，以使得构建的网络更高效的运行。 然而，目前国内的许多企业对于网络的作用缺乏足够的认识，认为网 络和自己的企业关系不大，在互联网上建立起自己网站的企业为数甚少， 即使企业建立了自己的网站，也并未充分利用网络，存在的另一个问题是 一些网站的内容贫乏、制作粗糙，在这些所谓的网页上，人们看不到关于
企业的详细信息，例如，只有企业介绍和产品简介，却丝毫看不出企业的独特风格和完善的企业功能在哪里，既难以形成固定的网络受众，更无法借此而促进销售并产生品牌效应。面对21世纪越来越激烈的挑战，企业必须学会网上生存，重视利用互联网宣传企业形象，销售自己的产品，开展网络消费心理研究。 因此，一个企业如果想要有更长远的发展就一定要组建一个合理的网络。从某种意义上讲，一个企业有没有自己的网络和网站，建设的网络和网站质量的好坏，直接关系到企业的前途和发展，而不仅仅是几千元的建站费的问题，尤其是对中小企业来说。 二、需求分析（假设做的是一个500人的公司） 公司为了能与现代生产需要接轨，能及时的获得外界信息，又能让外界随时了解本公司“供求信息”的最新动态，所以，公司有自己的网站，向外部发布自己的信息。同时还能利用网络的连通性和资源共享性提高生产力的需求。 而中小企业通常是指规模在500人以下的企业，如果进一步细分，又可分为100人以下的小型企业、100～250人的中小型企业，以及250人以上的中型企业。从广义的角度，又可以将同等规模的政府、科研及教育等单位也作为中小企业来看待。相对于中小企业的人数，中小企业网络是指节点数小于500个的网络。 目前看来，中小规模局域网的需求特点和建网策略有以下几点： 1、高性能的百兆网络核心 随着网络用户数量和应用种类的不断增加，10/100M网络成本的不断下降，目前大部分用户的桌面系统均已采用百兆到桌面，网络主干则为百兆以太网络。与以前的局域网络技术相比，百兆网络具备简单、高效、建设成本低等显着优势。尤其是基于铜缆双绞线的百兆以太网络技术产品的推出，使百兆网络的建设成本进一步降低，百兆网络无疑已经成为建设企业网络核心的最佳之选。
NB-IoT、LoRa、Zigbee、WIFI、蓝牙无线组网对比LoRa LoRa(长距离)是由Semtech公司开发的一种技术，典型工作频率在美国是915MHz，在欧洲是868MHz，在亚洲是433MHz。LoRa的物理层(PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段，只要每台设备采用不同的啁啾和数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km，最长距离可达15km，具体取决于所处的位置和天线特性。 NB-IoT 窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。 NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
ZigBee ZigBee是物联网的理想选择之一。 虽然ZigBee一般工作在2.4GHz ISM频段，但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz 频段中使用。在2.4GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中，支持多达216个节点。与其它技术一样，安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee 的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。 Wi-Fi Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例，最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而，它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。 大多数Wi-Fi版本工作在2.4GHz免许可频段，传输距离长达100米，具体取决于应用环境。流行的802.11n速度可达300Mb/s，而更新的、工作在5GHz ISM频段的802.11ac，速度甚至可以超过1.3Gb/s。 一种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是802.11ah，在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段，其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围，但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。 802.11ah的调制技术是OFDM，它在1MHz信道中使用24个子载波，在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM，因此可以提供宽范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露，它将在2018年前完成802.11ah的测试和认证计划。 针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是802.11af。它旨在使用从54MHz到698MHz 范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s，不过在更低的VHF电视频段有望实现更长的距离。 蓝牙5.0 蓝牙是一种无线传输技术，理论上能够在最远100米左右的设备之间进行短距离连线。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑，在不借助电缆的情况下联网，并传输资料和讯息，目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 5.0不仅可以向下相容旧版本产品，且能带来更高速、更远传输距离的优势。云里物里的低功耗蓝牙模块MS50SFB就是采用5.0芯片，从而达到更快的速度，更稳定的效果。 本文来源网络，如有侵权请联系删除。
随着WLAN技术的成熟和终端的普及，WLAN网络承载的业务与应用逐渐丰富，为越来越多的终端用户所喜爱，各大运营商与企业也不断加大对WLAN网络建设的投入，在各热点楼宇（写 字楼、酒店、机场等）规划部署WLAN网络，以满足终端用户不断上涨的业务需求。本文将 对无线网络的规划设计原则加以总结和分析，可作为无线网络部署的指导意见。 无线网络规划与设计 当前WLAN网络采用的主流协议为802.11a/g/n，在设计无线网络部署方案时，首先应对这些协议有所了解，特别是与网络部署相关的信道、频率等信息，最终根据协议规定的相关原则来指导网络的规划与设计。本文主要以802..11g协议为例阐述无线网络的规划与设计。 1、802.11g协议频谱 如图1所示，IEEE 802.11g协议的频谱范围是2.4~2.4835GHz。802.11协议在2.4GHz 频段定义了14个信道，每个频道的频宽为22MHz。两个信道中心频率之间为5MHz。信道1 的中心频率为2.412GHz，信道2 的中心频率为2.417GHz，依此类推至位于2.472GHz 的信道13 。信道14 是特别针对日本所定义的，其 中心频率与信道13 的中心频率相差12 MHz。 图1 802.11g协议频谱划分图 从图1可以看到，信道1在频谱上和信道2、3、4、5都有交叠的地方，这 就意味着：如果有两个无线设备同时工作，且它们工作的信道分别为1和3，则它们发送出来的信号会互相干扰。
为了最大程度的利用频段资源，可使用1、6、11；2、7、12；3、8，13；4、9、14这四组互相不干扰的信道来进行无线覆盖。 下面的表1列出了802.11g在各国家授权使用的频段。在北美地区（美国、加拿大）开放1-11信道，在欧洲开放1-13信道。中国与欧洲一样，同样开放 1-13信道。 表1 802.11g协议的授权使用频段 由于只有部分国家开放了12~14信道频段，所以一般情况下，使用1、6、11这一组互相不干扰的信道来进行无线覆盖。 注：对于802.11a的5G频段，在中国一共开放了5个信道，分别是149、153、157、161、165信道，这5个信道相互之间不重叠，为互不干扰信道。 2、规划设计原则 在了解的802.11g协议的频谱分布后，下面将遵照协议标准指导无线网络的规划与设计。
大型网络WLAN设计方案 设计原则及思路 本节内容将主要讲述在网络设计的工作中应该遵循的原则，以及结合实际情况规划无线网络方案。 1．设计原则 无线网络的设计应遵循以下原则。 1）前瞻性 网络的设计要有一定的前瞻性，采用先进的设备和技术手段，保证在一段时间内不会随着技术的发展而变更网络的核心架构和关键技术，并能满足后期新技术扩展的应用。 2）实用性 网络的设计也应考虑项目的实际情况和用户的实际需求，以免技术过于超前而造成投资的浪费。 3）可靠性 网络结构的设计是否合理？网络设备的选型是否妥当？工程施工的质量是否规范等都会影响到网络运行的可靠性，因此保证网络的可靠性是网络设计的重要原则，另外要求重要的设备要有一定冗余备份。 4）开放性 在设计过程中，一定要考虑所运用的技术标准和通信协议是否符合国际规范或工业标准，以确保新设计的网络系统有良好的兼容性和扩展性，无线局域网（WLAN）技术目前所遵循的就是IEEE 802.11系列国际标准。 5）无线辐射
根据中国国家无线电管理委员会的规定，在室内部署无线网络，其信号辐射不得超过100mW，以避免2.4GHz和5GHz对人体的影响。在通常情况下，终端使用5mW左右的发射功率，以避免大功率长期辐射对人体的影响。 6）避免干扰 无线局域网使用2.4GHz和5GHz频段均为开放频段，无须注册即可使用，无线信号易受外界环境和其他信号的干扰，因此要考虑微波炉、其他大楼的无线系统设备、2.4GHz的无绳电话等可能造成的干扰。 7）安全性 无线网络支持多种安全特性，采用集中认证方式，对每个数据包进行加密。通过对射频的实时监测，发现并定位恶意的AP。对恶意AP的扫描配合采用安全无线认证协议，以解决AP和无线之认证协议间的相互信任问题。 2．设计思路 面对前面的用户需求、设计目标及众多的技术问题，结合WLA的设计原则，下面整理一下设计思路，为下一步的设计方案做好准备。 1）现场勘查 在WLAN工程中，需要通过现场勘查的方式了解建筑物和周围各种物质的材质，从而来确定WLAN设备的安装位置。 由于无线信号是在空气中直线传播的，无线电波传输、接收数据的能力及传输速度都受到周围环境中各种物体的影响。无线信号每遇到一个障碍物，就会被削弱一部分；尤其是像浇注的钢筋混凝土墙体、金属、纸张和陶瓷等，对无线信号的影响都非常大。2）组网结构 将采用目前最流行的无线局域网组建的方式，即“SplicMAC”架构，主要采用LWAPP协议，使用“瘦”AP与WLAN控制器组网的方式，适用于香港总部WLAN 组网。因为AP数量较多，原始的“胖”AP组网方式，管理难度高，工作量大，并且无法保证移动性强的实时数据流通信。但“胖”AP可以部署在小型WLAN中，如北京分公司WLAN。
分类号密级 本科毕业论文（设计） 学院、系软件学院 专业名称软件工程 年级 2011级 学生姓名常卫建 指导教师何立强
2015年4月24日
基于Bluetooth和Wi-Fi生理数据采集的设计实 现 作者：常卫建 指导 老师：何立强 摘要本论文来源于国家级大学生创新计划《基于MIF的远程空巢老人服务机器人》机器人。该机器人基于多传感器信息融合技术，以移动机器人为平台，将智能卫生打扫服务与监测、记录、整理老人生理指标，监护老人生活状况等功能结合在一起。项目实现了帮助空巢老人打扫房间的同时，利用可穿戴设备采集老人生理数据，并发送到远程子女客户端，为子女提供老人各项生理指标。子女客户端将监测到的老人生理指标进行统计归档，实现对老人生理健康的分析、预测。与此同时，利用摄像设备对老人生活状况进行实时监测，并在异常状况下自动报警，为老人在家中提供安全保障。该项目在为空巢老人的日常生活提供了方便的同时也解决了子女身处异地无法监护老人的难题。 本论文主要利用可穿戴设备采集生理数据，并依托移动机器人平台将数据发送到远程子女客户端以备统计归档。首先是利用心电采集模块采集心率数据，然后将数据通过蓝牙主从模块搭建的无线串口通路发送到移动机器人本体上，之后在ARM9处理器对心率数据进行简单的处理。完成以上步骤后，通过网络编程将心率数据发送到远程子女客户端。本项目用到的核心技术包括嵌入式系统设计及框架的搭建、设备驱动分析与移植、蓝牙通信技术、蓝牙模块配置和连接、网络编程、串口通信技术等。 本论文利用所设计的机器人设备进行实际实验。对蓝牙主从模块进行配对，在移动机器人处理器上通过串口通信技术收集数据，在将数据发送
【zigbee和wifi的区别】分析局域无线通信协议WiFI,Bluetooth,ZigBee技术的优劣 分析局域无线通信协议wiFi,Bluetooth,zigBee技术的优劣 分析局域无线通信协议wiFi,Bluetooth,zigBee技术的优劣wiFi是目前应用最广泛的无线通信技术，传输距离在100-300m，速率可达300mbps，功耗10-50ma，频段2.4G。 优点： 1.wiFi技术无线电波的覆盖范围广：wiFi的半径则可达100米，适合办公室及单位楼层内部使用。 2.wiFi技术速度快，可靠性高：802．1lb无线网络规范是iEEE802．1l 网络规范的变种，最高带宽为1mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为 5．5mbps、2mbps和1mbps，带宽的自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。 3.wiFi技术无需布线：wiFi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动办公用户的需要，具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去，甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。 4.wiFi技术健康安全：iEEE802．1规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约6o～70毫瓦，手机的发射功率约200毫瓦至1
瓦间，手持式对讲机高达5瓦，而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，是绝对安全的。 缺点： 1.wiFi最大的缺点是安全性非常低，很容易泄露个人信息。稳定性比较差，用户体验度不是很好。 2.功耗大，大规模使用的情况下更明显。这导致其在智能家居里应用有限。 3.组网能力低，拓展空间有限。 蓝牙（Bluetooth?）：是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用 2.4—2.485GHz的iSm波段的UHF无线电波，点对点无线通讯，方圆10米范围内）。蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制，当时是作为RS232数据线的替代方案。蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。 蓝牙优点： 1.在智能设备的普及性高，应用广。 2.成本低廉，产量大。 3.使用方便，点对点。 缺点 蓝牙是一种还没有完全成熟的技术，尽管被描述得前景诱人，但还有待于实际使用的严格检验。蓝牙的通讯速率也不是很高，在当今这个
博通公司 计算机网络无线建设项目 技 术 方 案 开拓有限责任公司 2011年12月
目录 前言---------------------------------------------------------------------------3 公司介绍---------------------------------------------------------------------3 项目概况---------------------------------------------------------------------4 需求分析---------------------------------------------------------------------5 无线网络设计思路---------------------------------------------------------8 售后服务承诺--------------------------------------------------------------------17 总结---------------------------------------------------------------------------------18
一、前言 随着计算机应用技术的普及和国民经济信息化的发展，客户/服务器计算、分布式处理、国际互连网（Internet）、内部网（Intranet）等技术被广泛接受和应用，计算机的联网需求迅速扩大，网络在各行各业的应用越来越广。目前尽管有线网络以其传输速度高，产品品牌及数量众多和技术发展速度快等优点，在市场上有较高的知名度和较大的市场份额，但是在一些特殊的环境和特定的行业里依然有许多令IT数据管理公司头疼多年的LAN（网络/局域网）布线问题存在。 随着wireless（无线）技术的出现，在诸多计算机联网技术中，无线网（Wireless Network）以其无需布线、在一定区域漫游、运行费用低廉等优点，在许多这些应用场合发挥着其他联网技术不可替代的作用。随着无线局域网应用逐渐增多，它将扩展有线局域网或在某些情况下取而代之。可以预期，在未来信息无所不在的时代，无线网 将依靠其无法比拟的灵活性，可移动性和极强的可扩容性，使人们 真正享受到简单、方便、快捷的连接。 二、公司介绍 开拓网络科技有限公司阿是巴南地区发展最快、综合实力最强的一级工程专业承包企业，公司以先进的网络技术为超过300家客户提供各种无线网络的搭建服务。它当初的注册资本高达500万，可承担工程合同额2000万元以下的各类通信工程。多年来在网站开发、网络营销与网络搭建等方面取得巨大成功，并以其优质的服务、快速的响应在客户与同行中享有很好的声誉。我们秉承“服务至上”的理念，
辽宁建材 ２００８年第５期 基于Ｚｉｇｂｅｅ的智能家居无线图像监控系统设计与实现 １引言 随着计算机的普及和信息技术的迅猛发展，人们已不满足于传统的居住环境，对家庭及住宅小区提出了更高的要求，智能化被引入家庭及住宅小区，并迅速在世界各地发展起来。人们对居住环境要求的日见增高，体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。监控系统作为安全防范的重要手段，越来越多的应用在智能家居中。 无线监控系统集成了计算机技术、无线宽带通讯技术、图像解压缩技术、图像识别技术、红外图像采集技术、工业数据采集等诸多学科的技术。与传统的有线监控系统相比，它具有很大的优势：系统的组建比较简单，可省去布线的麻烦；具有可移动性，并且不受地点限制，可随意摆放在家里任何一个角落；在拆迁时直接取下布置的无线监控产品就可以带走了。 目前，无线图像监控系统广泛应用于家居监控、交通监控、１１０报警中心对城市重要现场监控、公安通讯指挥车的重要现场监控、收费站监控系统、油田及矿山的重要现场监控、重要仓库，码头、森林防火监控、银行监控联网等领域。 ２无线通信技术介绍 目前，各种无线传输技术林立，都在争取成为市场标准。每个技术都有其立足的特点：有基于传输速度、距离、耗电量等特殊要求的；有着眼于功能的扩充性的；还有符合某些单一应用的特别要求的。 （１）蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距离无线接口，能在近距离范围内实现相互通信或操作。但蓝牙技术遭遇最大的障碍是过于昂贵。突出表现在芯片大小和价格难以下调、抗干扰能力不强、传输距离太短、信息安全问题等等。 （２）ＩｒＤＡ是一种利用红外线进行点对点通信的技术，是第一个实现无线个人局域网（ＰＡＮ）的技术。 ＩｒＤＡ的主要优点是无需申请频率的使用权，因而红外通信成本低廉。并且还具有移动通信所需的体积小、功能低、连接方便、简单易用的特点。此外，红外线发射角度较小，传输上安全性高。ＩｒＤＡ的不足在于它是一种视距传输，两个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其它物体阻隔。 （３）Ｗｉ－Ｆｉ无线保真技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。虽然由Ｗｉ－Ｆｉ技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待改进，但传输速度非常快，可以达到１１ｍｂｐｓ，符合个人和社会信息化的需求。 （４）Ｚｉｇｂｅｅ是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。它此前被称作“ＨｏｍｅＲＦＬｉｔｅ”或“ＦｉｒｅＦｌｙ”无线技术，主要用于近距离无线连接。与蓝牙、红外、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ和无线局域网等无线系统相比较，ＺｉｇＢｅｅ技术的主要包括数据传输速率低、功耗低、成本低、时延短、安全、网络容量大、优良的网络拓扑能力、有效范围小、工作频段灵活等特点。 赵强 （沈阳建筑大学，辽宁沈阳１１０１６８） ［摘要］本文结合智能家居监控系统的实际需求，提出了一种基于ＺｉｇＢｅｅ协议的无线图像监控解决方案，并介绍了该方案的硬件设计、软件开发的方法及过程。 ［关键词］ＺｉｇＢｅｅ；智能家居；图像监控；无线通信；微控制器 ［中图分类号］ＴＵ８５８［文献标识码］Ａ［文章编号］１００９－０１４２（２００８）０５－００２８－０３ ［收稿日期］２００８－０５－１４ ２８
zigbee芯片与zigbee模块的区别和优缺点对比 ZigBee在个人网络中越来越被称为短距离无线通信协议。它的最大特点是具有低功耗，低网络，特别是可路由的网络功能，并且在理论上可以无限扩展ZigBee期望的通信范围。对于蓝牙，红外点对点通信和WLAN星型通信，ZigBee协议要复杂得多。因此，我应该选择ZigBee芯片自行开发协议，还是应该直接选择具有ZigBee协议的模块直接应用？ 芯片研发：需要足够的人力和技术储备以及长时间的开发 市场上的ZigBee无线收发器“芯片”实际上是符合物理层标准的芯片。因为它仅调制和解调无线通信信号，所以必须将其与单片机结合使用以完成数据收发器和协议的实现。另一方面，单片机仅集成了射频部分和单片机部分，并且不需要额外的单片机。它的优点是节省成本和简化电路。 在这两种情况下，用户都需要自己通过微控制器的结构和寄存器的设置自行开发所有软件部分，还要参考物理层部分的IEEE802.15.4协议和网络层部分的ZigBee协议。对于实际应用用户而言，这种工程量很大，开发周期和测试周期都非常长，并且由于它是无线通信产品，因此不容易保证其产品质量。 目前，许多ZigBee公司都在提供自己的芯片ZigBee协议栈，它仅提供该协议的功能，并不意味着它具有真正的适用性和可操作性。没有提供用户数据界面的详细描述。用户为什么可以忽略芯片中的程序，而只使用芯片来传输自己的数据？这不仅可以简单地实现包含ZigBee协议栈的芯片，也不能仅实现包含ZigBee协议栈的芯片。 所有这些都要求用户基于完整的协议代码和他们自己的上层通信协议，完整的简单
数据无线发送和接收，完整的路由，完整的网络通信以及调试步骤，来修改协议栈的内容。因此，对于实际应用的用户来说，开发周期大大延迟了，具有如此复杂协议的无线产品具有更多不确定因素，并且容易受到外部环境条件的影响。实际的发展问题是多种多样的，难以解决。 模块生产的成本 通过节省ZigBee开发周期，或许可以抓住项目推广的第一个机会。ZigBee模块已经包括所有外围电路和完整的协议栈。这是一种即用型产品。经过制造商的优化设置修订和老化测试，具有一定的质量保证。出色且可靠的zigBee应用程序“模块”紧凑，硬件小巧，具有芯片焊盘设置校正功能，能够内置芯片和外部SMA天线，通信距离范围为100米至1200米。 该软件包括完整的ZigBee协议栈。它在PC上具有自己的部署工具。它可以使用串行端口与用户的产品通信并部署模块的网络拓扑参数，例如发射功率和信道，使用方便快捷。 透传模块的优点在于，用户无需考虑其程序的工作方式，只要用户通过串行端口将其数据发送到模块，模块就会根据预设的网络自动无线传输数据结构体。
//接收数据 procedure TFrm_https://www.doczj.com/doc/676169639.html,m1ReceiveData(Sender: TObject; Buffer: PAnsiChar; BufferLength: Word); var i:integer; rbuf,sbuf:array[1..21] of byte; tmpstr,tmphex,tmpview:string; begin tmpstr:=''; tmphex:=''; move(buffer^,pchar(@rbuf)^,bufferlength); for i:=1 to BufferLength do begin tmpstr:=tmpstr+char(rbuf[i]); //字符型 tmphex:=tmphex+inttohex(rbuf[i],2); //16进制型 end; if trim(tmpstr)<>'' then viewstring:=viewstring+tmpstr; if tmphex='0A' then begin //Memo1.Lines.Add(viewstring); if Edit1.Text<>viewstring then Edit1.Text:=viewstring; viewstring:=''; end; end; //发送数据 procedure senddata; var i:integer; commflg:boolean; begin viewstring:=''; commflg:=true; for i:=1 to high(sbuf) do begin if not https://www.doczj.com/doc/676169639.html,m1.writecommdata(@sbuf[i],1) then begin commflg:=false; break; end; //发送时字节间的延时 sleep(5); viewstring:=viewstring+inttohex(sbuf[i],2)+' '; if not commflg then messagedlg('发送失败!',mterror,[mbyes],0); end; viewstring:='发送'+viewstring; Form1.memo1.lines.add(viewstring); Form1.memo1.lines.add(''); end; procedure TForm1.sentcustom(); var str11:string ; i,j,k:integer; tmpstr:string; begin if Edit1.Text<>'' then begin str11:=Trimplace(Edit1.Text); //替换字符串中的所有空格 i:=round(length(str11)/2); //获得字符串长度,除2取整后加1 setlength(sbuf,i+1); //重新设定发送数组范围 for j:=1 to i do begin tmpstr:=copy(str11,j*2-1,2); if tmpstr='' then tmpstr:='00'; sbuf[j]:=byte(strtoint('$'+tmpstr)); //将变量转换为byte数组end; end else begin sbuf[1]:=byte($53); //帧头 sbuf[2]:=byte($54); sbuf[3]:=byte($2C); sbuf[4]:=byte($47); sbuf[5]:=byte($53); sbuf[6]:=byte($2C); sbuf[7]:=byte($2B); sbuf[8]:=byte($20); sbuf[9]:=byte($20); sbuf[10]:=byte($20); sbuf[11]:=byte($30); sbuf[12]:=byte($2E); sbuf[13]:=byte($30); sbuf[14]:=byte($30); sbuf[15]:=byte($20); sbuf[16]:=byte($6B); sbuf[17]:=byte($67); sbuf[18]:=byte($20); sbuf[19]:=byte($20); sbuf[20]:=byte($0D); sbuf[21]:=byte($0A); end; end;
潍坊学院计算机工程学院 课程设计说明书 课程名称：网络系统集成综合设计 设计项目：无线校园网方案设计 学生姓名：潘彬彬 学号： 专业：网络工程 班级：2011级2班 指导教师：赵艳杰 2014 年9 月 一、任务与具体要求 设计一套较为完整的无线网络，以满足学校师生教学、办公、娱乐以及无线应急等项目。 二、设计说明书包括的内容 1、需求分析 2、无线网络的具体设计与实现 3、网络安全防护措施 三、应完成的图纸 四、评语及成绩 指导教师（签字）_____________ ________年____月____日
目录 一、前言...................................................... 1.1概述 ............................................................................................................................................... 1.2需求分析 ....................................................................................................................................... 1.2.1建设背景............................................................................................................................. 1.2.2总体建设目标..................................................................................................................... 1.2.3具体实施目标..................................................................................................................... 1.3校园无线网在教育中的发展与应用............................................................................................ 1.3.1教学网络............................................................................................................................. 1.3.2图书馆网络......................................................................................................................... 1.3.3行政办公网络..................................................................................................................... 1.3.4教工、学生宿舍网络......................................................................................................... 1.3.5无线应急网络..................................................................................................................... 二、校园无线网的设计方案...................................... 2.1概述 ............................................................................................................................................... 2.2 WLAN 的工作机制...................................................................................................................... 2.3硬件设备的选购............................................................................................................................ 2.3.1核心交换机的选购............................................................................................................. 2.3.2 POE交换机的选购 ............................................................................................................ 2.3.3光纤收发器的选购............................................................................................................. 2.3.4服务器的选购..................................................................................................................... 2.3.5无线路由器的选购............................................................................................................. 2.4校园无线网设计分析.................................................................................................................... 2.4.1设计原则............................................................................................................................. 2.5设计方案 ....................................................................................................................................... 2.5.1主要拓朴图......................................................................................................................... 2.5.2校园无线网络的三种典型应用及解决方案..................................................................... 三、安全防范.................................................. 3.1概述 ............................................................................................................................................... 3.2无线局域网的安全认证................................................................................................................ 3.2.1开放认证............................................................................................................................. 3.2.2共享密钥认证..................................................................................................................... 3.3安全运维管理................................................................................................................................ 3.4无线安全问题及对应策略............................................................................................................ 四、结束语.................................................... 五、参考文献..................................................
无线串口通信实验报告 CHINAJIA
无线串口通信 一实验目的 1 完成串口基本实验（MCU和PC通信） 2 完成无线模块的调试 3 编制通信协议是通信可靠稳定 二．实验原理 1、无线数据传输模块PTR 2000和无线通信芯片nRF401 本实验项目选用的无线传输模块为PTR2000，他是一种超小型、低功耗、高速率的无线收发数据传输模块，使用的是挪威Nordic公司推出的nRF401无线通信芯片。该芯片使用了433MHz IGM频段，是真正的单片UHF无线收发一体芯片。 在数据编码方面，nRF401采用串口传输，无须多数据进行曼彻斯特编码，应用及编程非常简单，传送的效率很高，标称速率就是实际速率。 在控制芯片外围元件的数量方面，nRF401也是一个较为理想的选择，它的外围元件仅需10个左右，无须声表面滤波器、变容器等昂贵的元件，只需使用4MHz的晶体，收发天线合一，减小了系统开发的难度。 在目前较为流行的无线通信芯片中，无论是从使用的方便性、传输速度还是输出功率等各个方面考虑，nRF401都是较为理想的选择，本实验项目就是基于 nRF401芯片的无线数据传输模块。 PTR2000是一种超小型、低功耗、高速度的无限数据传输模块，它的通信速率最高可达20Kbps,也可工作在其他速率，如4800bps/9600bps。PTR2000采用了低发射功率、高灵敏度设计，可满足无线管制的要求且无须使用许可证，是目前低功率无线数据传输的理想选择。 2、无线通信芯片Nrf401引脚功能说明 Nrf401使用20引脚的SSOCI封装，其引脚分布如下图1-1 下面介绍各个引脚的功能。 XC1、XC2（引脚1、20）：这两个引脚用于连接外部参考晶振，其中，XC1为晶振输入，XC2为晶振输出。 VDD(引脚2、8、13)：电源输入脚，电压范围2.7-5.2V。 VSS（引脚3、7、14、17）：电源地。 FILT1(引脚4)：滤波器接入端。
ZigBee：巨头力挺前途难料 ZigBee联盟成立于2001年8月。但作为该项技术发展过程中具有里程碑意义的是，2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布，它们将加盟「ZigBee联盟」，以研发名为「ZigBee」的下一代无线通信标准。到目前为止，除了Invensys、三菱电子、摩托罗拉和飞利浦等国际知名的大公司外，该联盟大约已有27家成员企业，并在迅速发展壮大。Zigbee联盟负责制定网络层以上协议。 ZigBee的芯片和产品已经面市，每个Zigbee通信模块的成本将有望控制在1.5美元到2.5美元之间。分析家认为，到2006年，ZigBee设备将会达到每年4亿台的市场规模。预计4～5年内，每个家庭将会安装大约50个ZigBee设备，最终达150个ZigBee设备6～7年内占据家庭自动化市场的三分之二。 但是也有人认为：ZigBee几年前刚出现时，它的支持者曾设想这种基于IEEE 802.15.4规范的无线技术拥有潜在的巨大市场。但现在看来当初的设想并没有成为现实，目前有消息称由于芯片厂商推迟出货，因而ZigBee的前景并不像先前设想的那样一帆风顺。 UWB：前途无量受困争战 UWB是一种无载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。UWB可在非常宽的带宽上传输信号，美国FCC对UWB的规定为：在3.1～10.6GHz频段中占用500MHz以上的带宽。 由于UWB可以利用低功耗、低复杂度发射/接收机实现高速数据传输而在近年来得到迅速发展。它在非常宽的频谱范围内采用低功率脉冲传送数据而不会对常规窄带无线通信系统造成大的干扰，并可充分利用频谱资源。基于UWB技术而构建的高速率数据收发机有着广泛的用途，从无线局域网到Ad hoc网络，从移动IP计算到集中式多媒体应用等。UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，低截获能力，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入，非常适于建立一个高效的无线局域网或无线个域网（WPAN）。 UWB标准于 2005年确定，但其中显然不只是技术原因，以Intel与TI为代表的MBOA提案，以及以摩托罗拉与XSI为代表的DS-CDMA提案是两种技术特性完全不同的方案，UWB标准只能二选其一。不过最近无线电制造商PulseLink对外宣布，它已经找到一种途径，允许基于不同技术的UWB系统共存。该公司正准备向IEEE 802.15.3a任务组成员详细讲解它的公共信号协议（CSP），该协议使原本相互冲突的多种UWB物理层可以共存。PulseLink希望协调UWB 的发展步伐，同时回避相互竞争的UWB标准提案之间的分歧。 一些产业观察家赞同PulseLink的提议，认为这为采用不同的实体层创造了整合的机会，因而使UWB的创新态势得以延续。但另一方面，其它人质疑在缺乏互通条件下共存没有什么价值，并认为这会产生鼓励开发多种PHY的负面效果。这最终会增加OEM厂商的负担，因为他们必须支持多种PHY。 PulseLink声称不会偏袒已经提交给IEEE的任何一种UWB技术。802.15.3a小组曾试图为这种高速个域网技术定义一个物理层，但由于双方拒绝做出妥协，这项努力被迫搁浅。最坏的结果可能是两大阵营将定义各自的事实标准，而由市场决定存亡。 Wi-Fi：发展迅速瓶颈犹存 Wi -Fi热点是通过在互联网连接上安装访问点来创建的。这个访问点将无线信号通过短程进行传输，一般覆盖300英尺。当一台支持Wi-Fi的设备遇到一个热点时，这个设备可以用无线方式连接到那个网络。大部分热点都位于供大众访问的地方，例如机场、咖啡店、旅馆、书店以及校园等等，许多家庭和办公室也拥有 Wi-Fi网络。互联网服务提供商（ISP）会在用户连接到互联网时收取一定费用。 Wi-Fi也存在着一些问题： *高昂的价格让消费者止步不前； *Wi-Fi的运营商很多，成为一个运营商的客户并不能共享其它运营商的资源；