ZigBee簡介和使用IAR學(xué)習(xí)ZigBee技術(shù)搭建平臺詳解

ID:386807 · 發(fā)表于 2018-8-16 10:37

近年來，由于無線接入技術(shù)的需求日益增大，無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)均呈現(xiàn)出指數(shù)增加的趨勢。這有力的推動力無線通信向高速通信方向的發(fā)展。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、車載電子系統(tǒng)、家用網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療傳感器和伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)等都是無線通信應(yīng)用的領(lǐng)域。中國大力推廣的物聯(lián)網(wǎng)也是 zigbee 應(yīng)用的主戰(zhàn)場，物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。如果你想在物聯(lián)網(wǎng)上有所作為，那現(xiàn)在就開啟Zigbee 學(xué)習(xí)的大門吧。

本套教程特點(diǎn)與創(chuàng)作目的:理論與實(shí)踐相結(jié)合，以大量實(shí)例為基礎(chǔ)，實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，并結(jié)合一個完整的項(xiàng)目，帶領(lǐng)大家快速掌握 zigbee。縱觀市場上的 cc2530 的開發(fā)板，大部分使用 TI 提供的參考設(shè)計(jì)，講解一下ZStack 例程，其實(shí)制作這樣的開發(fā)板最容易；他們使用 TI 提供的 PCB 制板就完成的開發(fā)板的設(shè)計(jì)，沒什么含金量。離實(shí)際開發(fā)還遠(yuǎn)著呢，比如：五向按鍵、黑白屏、一大堆短路帽。看看市場上產(chǎn)品誰用五向按鍵，黑白屏驅(qū)動也使用 TI 的，但市場上的這種屏大部分是翻新的。而且調(diào)試不能所見即所得，嚴(yán)重降低開發(fā)進(jìn)度，能真正用到產(chǎn)品上嗎？本公司也從事 zigbee 產(chǎn)品的開發(fā)，實(shí)際工作也需要開發(fā)板，基于上述情況研究出一套實(shí)戰(zhàn)型開發(fā)板，經(jīng)過深入研究 cc2530 的電路，裁剪掉一些華而不實(shí)的東西，改進(jìn)原電路方便調(diào)試開發(fā)，直接就可在上面開發(fā)產(chǎn)品，省去自己研究電路、裁剪軟硬件，大大降低了開發(fā)難度，提高開發(fā)效率。特拿出與之分享，共同推動 zigbee 的發(fā)展。開發(fā)板所有例程、項(xiàng)目全部源碼全免費(fèi)提供，毫無保留。不像有些開發(fā)板，看上錯、說的都很美，等到實(shí)際應(yīng)用時才知道，原來關(guān)鍵代碼被刪除了，最后還是自己花大量時間去研究。我們每個例程都經(jīng)過精心排版，在關(guān)鍵代碼處添加注釋。并給出實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖文并茂，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)時更易理解、掌握。內(nèi)容涵蓋了從編譯環(huán)境配置到基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、組網(wǎng)演練、項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)以及 TI協(xié)議棧工具的應(yīng)用介紹。并提供 android 例程，使手機(jī)與 zigbee 相結(jié)合，如果你是一個軟件愛好者，在我們提供的項(xiàng)目中你可以接觸多種編程方法，VC、Android、Modbus 協(xié)議、socket、zigbee協(xié)議、zigbee 組網(wǎng)通訊等編程，實(shí)際工作中也就是從事我們項(xiàng)目中的一種或多種編程,如果完全掌握些項(xiàng)目，將為實(shí)際開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，更容易開發(fā)出自己的產(chǎn)品。

1.zigbee簡介近年來，由于無線接入技術(shù)的需求日益增大，無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)均呈現(xiàn)出指數(shù)增加的趨勢。這有力的推動力無線通信向高速通信方向的發(fā)展。然而，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、車載電子系統(tǒng)、家用網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療傳感器和伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)等都是無線通信還未涉足或者剛剛涉足的領(lǐng)域。這些領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)吞吐量的要求很低，功率消耗也比現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)提供的功率消耗低。此外，為了促使簡單方便的、可以隨意使用的無線裝置大量涌現(xiàn)，需要在未來的個人活動空間內(nèi)布置大量的無線接入點(diǎn)，因而低廉的價(jià)格將起到關(guān)鍵的作用。為了降低元器件的價(jià)格，以便于這些裝置批量生產(chǎn)，有必要發(fā)展出一個標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。這個標(biāo)準(zhǔn)要解決的問題是，設(shè)計(jì)一個維持最小流量的通信鏈路和低復(fù)雜度的無線收發(fā)信機(jī)；要考慮的核心問題是低功耗和低價(jià)格的設(shè)計(jì)。這就要求該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)提供低帶寬低數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。

安全： ZigBee 提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用 AES-128 加密算法（美國新加密算法，是
目前最好的文本加密算法之一）
有效范圍小：有效覆蓋范圍 10~75 米，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率大小和各種不同的應(yīng)用模式而定
工作頻段靈活：使用頻段為 2.4GHz、868MHz（歐洲）和 915MHz（美國），均為免
執(zhí)照（免費(fèi)）的頻段
傳輸可靠：采用碰撞避免策略，同時為需要固定帶寬的業(yè)務(wù)預(yù)留專用時隙。

4.ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)通信信道分析
天線對于無線通信系統(tǒng)來說至關(guān)重要，在日常生活中可以看到各式各樣的天線，如手機(jī)天、電視接收天線等，天線的主要功能可以概括為:完成無線電波的發(fā)射與接收。發(fā)射時，把高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波發(fā)射出去；接收時，將電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流。

如何區(qū)分不同的電波呢？
一般情況，不同的電波具有不同的頻譜，無線通信系統(tǒng)的頻譜有幾十兆赫茲到幾千兆赫茲，包括了收音機(jī)、手機(jī)、衛(wèi)星電視等使用的波段，這些電波都使用空氣作為傳輸介質(zhì)來傳播，為了防止不同的應(yīng)用之間相互干擾，就需要對無線通信系統(tǒng)的通信信道進(jìn)行必要的管理。各個國家都有自己的無線管理結(jié)構(gòu)，如美國的聯(lián)邦通信委員會（FCC）、歐洲的典型標(biāo)準(zhǔn)委員會（ETSI）。我國的無線電管理機(jī)構(gòu)為中國無線電管理委員會，其主要職責(zé)是負(fù)責(zé)無線電頻率的劃分、分配與指配、衛(wèi)星軌道位置協(xié)調(diào)和管理、無線電監(jiān)測、檢測、干擾查處，協(xié)調(diào)處理電磁干擾事宜和維護(hù)空中電波秩序等。

一般情況，使用某一特定的頻段需要得到無限電管理部門的許可，當(dāng)然，各國的無線電管理部門也規(guī)定了一部分頻段是對公眾開放的，不需要許可使用，以滿足不同的應(yīng)用需求，這些頻段包括 ISM（Industrial、Scientific and Medical——工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療）頻帶。除了 ISM 頻帶外，在我國，低于 135KHz，在北美、日本等地，低于 400KHz 的頻帶也是免費(fèi)頻段。各國對無線電頻譜的管理不僅規(guī)定了 ISM 頻帶的頻率，同時也規(guī)定了在這些頻帶上所使用的發(fā)射功率，在項(xiàng)目開發(fā)過程中，需要查閱相關(guān)的手冊，如我國信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布的《微功率（短距離）無線電設(shè)備管理規(guī)定》。

IEEE 802.15.4（ZigBee）工作在 ISM 頻帶，定義了兩個頻段，2.4GHz 頻段、
896/915MHz 頻帶。在 IEEE 802.15.4 中共規(guī)定了 27 個信道：
在 2.4GHz 頻段，共有 16 個信道，信道通信速率為 250kbps；
在 915MHz 頻段，共有 10 個信道，信道通信速率為 40kbps；
在 896MHz 頻段，有 1 個信道，信道通信速率為 20kbps。

5.ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?br /> ZigBee 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有星形網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)。不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?yīng)于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，在 ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)中，不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的配置也不同，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的類型：協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點(diǎn)，具體配置根據(jù)需要決定，具體內(nèi)容會在后面章節(jié)中進(jìn)行講解，在此，讀者只需要對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有個概念性的認(rèn)識即可。

MESH 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的功能，網(wǎng)絡(luò)可以通過多級跳的方式來通信；該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可以組成極為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)還具備自組織、自愈功能。

使用IAR學(xué)習(xí)ZigBee技術(shù)搭建平臺的方法

2.1 實(shí)驗(yàn)介紹與準(zhǔn)備工作
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 1) 掌握 Zigbee 開發(fā)平臺的構(gòu)建。
2) 掌握軟件與設(shè)備驅(qū)動的安裝。
3) 學(xué)會使用 IAR 開發(fā)環(huán)境。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1) 硬件：PC 機(jī)一臺
2) ZB2530（底板、核心板、仿真器、USB 線）一套
3) 軟件：2000/XP/win7 系統(tǒng)，Zigbee 開發(fā)軟件包

準(zhǔn)備工作
進(jìn)入 Zigbee 開發(fā)軟件下《在光盤 zigbee 開發(fā)板\開發(fā)工具》解壓開發(fā)平臺安裝所需的軟件，選中所有壓縮包，右鍵選擇“解壓到當(dāng)前文件夾”。我們只用高效的方法，如果安裝一個軟件再解壓一個，那是浪費(fèi)時間，盡量教大家使用實(shí)用、高效的方法。以公司真實(shí)開發(fā)環(huán)境為基礎(chǔ)，并介紹軟件開發(fā)中常用的軟件，如果：UltraEdit、Source Insight 3.5、Beyond Compare、VC 助手等等，使用這些軟件會大大提高開發(fā)效率，我們只希望帶大家走進(jìn)真實(shí)的開發(fā)中。一般教程和培訓(xùn)班是不會告訴你的。此章實(shí)驗(yàn)大家只需掌握搭建開發(fā)環(huán)境，至于軟件具體的使用方法會在以后實(shí)驗(yàn)中詳解，此章大概看看軟件預(yù)覽圖安裝即可。解壓軟件具體操作看下圖：

嵌入式 IAR Embedded Workbench IDE 提供一個框架，任何可用的工具都可以完整地嵌入其中，這些工具包括：
1. 高度優(yōu)化的 IAR AVR C/C++編譯器；
2. AVR IAR 匯編器；
3. 通用 IAR XLINK Linker；
4. IAR XAR 庫創(chuàng)建器和 IAR XLIB Librarian；
5. 一個強(qiáng)大的編輯器；
6. 一個工程管理器；
7. TM IAR C-SPY 調(diào)試器，
8. 一個具有世界先進(jìn)水平的高級語言調(diào)試器

嵌入式 IAR Embedded Workbench 適用于大量 8 位、16 位以及 32 位的微處理器和微控制器，使用戶在開發(fā)新的項(xiàng)目時也能在所熟悉的開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行。它為用戶提供一個易學(xué)和具有最大量代碼繼承能力的開發(fā)環(huán)境，以及對大多數(shù)和特殊目標(biāo)的支持。嵌入式 IAREmbedded Workbench 有效提高用戶的工作效率，通過 IAR 工具，用戶可以大大節(jié)省工作時間。我們稱這個理念為：“不同架構(gòu)，同一解決方案”。2.3 IAR Embedded Workbench 的安裝1) 雙擊《zigbee 開發(fā)板\開發(fā)工具\(yùn)IAR EW8051 V8.1\EW8051-EV-8103-Web.exe》2) 在彈出的對話框選擇 Next 點(diǎn)擊

2.4.3 添加源文件到工程
源文件建立好了還需要把源文件添加到工程里面，選擇 project 的 Add File，添加剛才保存的文件。比如我剛才保存為 main.c，在彈出的對話框選擇 main.c 即可，然后點(diǎn)擊打開。這時，發(fā)現(xiàn)左邊框里面出現(xiàn)了我們添加的文件，說明添加成功。
如果想刪除文件怎么辦？在 Workspace 中選擇 main.c，然后右鍵選擇 Remove，刪除源文件；源文件這時候只是在工程中被移除了，并沒有被真正刪除掉，如果不需要，必須在保存的文件夾里面手動刪除。

添加文件也有快捷方式，在工程名上點(diǎn)右鍵，選擇 Add.如下圖：

2.4.5 工程的設(shè)置
IAR 集成了許多種處理器，在建立工程后必須對工程進(jìn)行設(shè)置才能夠開發(fā)出相應(yīng)的程序。設(shè)置步驟如下：
1) 點(diǎn)擊菜單欄上的 Project，在彈出的下拉菜單中選擇 Options，彈出的 Option for node “Led”,快捷方式：在工程名上點(diǎn)右鍵，選擇 Options… 。設(shè)置窗口如下圖所示：

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1 ZigBee簡介和學(xué)習(xí)方法.pdf (935.64 KB, 下載次數(shù): 31)

2.Zigbee開發(fā)平臺的構(gòu)建.pdf (4.83 MB, 下載次數(shù): 34)

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