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摘要
, O* u; G% R+ b' o* |随着人们对低速率无线个人域网的应用需求越来越大,ZigBee 技术在
& Z0 y8 D, ~; q1 i3 @ K近年来得到了快速的发展。由于ZigBee技术具有低功耗、低成本、低速率、' I& E, g) d1 ?- e. ?5 j
近距离和网络容量大等特点,其主要应用于工业控制、消费性电子设备、. e* ~( L# k) l O% X
汽车自动化、农业自动化、医用设备控制和无线传感器网络等领域。
* E0 U$ t4 ~' j$ oZigBee协议栈符合OSI体系结构,共分为4层,IEEE802.15.4-2003 标: b) N: p/ w5 Y. i3 N B% e
准定义了较低的两层:物理层(PHY)和媒体接入控制子层(MAC), ZigBee
( y8 P$ d6 [" k联盟定义了网络层(NWK)和应用层(APL)结构。ZigBee 网络包含两种; P6 m* x* L7 J/ I
功能类型的设备:全功能设备FFD (Full Function Device)和精简功能设备- x4 |! O/ I1 R* T- l
RFD( Reduced Function Device),包含三种类型的节点,即协调器ZC(ZigBee& v) @0 Z& \6 [; P$ @% U. E, M
Coordinator)、路由器ZR (ZigBee Router)和终端设备ZE (ZigBee End'' _6 Q3 H7 I j0 o2 h2 F
Deviee),支持星状网(Star Network),树状网(Cluster tree Network)和网( o' O4 Z+ s7 A, t4 X$ Y5 Q1 X1 Y
状网(Mesh Network)三种网络拓扑结构,分为信标(Beaeon) 和非信标+ v+ N' v& I1 X# K) e' `
(Non-beaeon)两种工作模式。
* o* S) f1 M; U( \% IZigBee PHY层工作于868MHz、915MHz 和2.4GHz三个频段,传输速" U% ^ k w+ Q5 \2 C9 \5 c/ F
率为20-250kbps,传输距离为10-100m; MAC层使用CSMA-CA机制接入 @0 `. B' o- K) T6 ^# f
到无线信道,提供可靠的传输机制; NWK层的责任包括加入和离开-一个网
0 K% A3 K H" S1 n" M. i. K* p络所,网络地址的分配(有路由能力的设备)和通过- -定的路由机制传输# U' _+ J: l/ d/ R% e
信息帧(有路由能力的设备)。8 H, c: V# v0 k b! P3 F7 U1 B
本文在查阅了大量国内外资料,深入研究了IEEE802.15.4 标准、ZigBee
# ~ ?! f$ q0 o/ y规范,ZigBee 协议栈的整体框架以及各层功能的基础上,采用NXP的
# v/ I* k( ?; J4 tLPC213X (ARM7TDMI-S)微处理器和Chipcon的(现被TI收购) CC2420" B: m/ a5 [% W4 R3 {5 s: l7 W
射频芯片,完成符合ZigBee标准的嵌入式节点的设计,包括原理图设计、
$ ^, [. u, ?3 z9 nPCB布线、元器件焊接和联合调试;研究分析了基于MSP430微控制器的
( p1 b% }! X1 C' t" i1 ], nMSSTATE_ LRWPAN ZigBee协议栈软件,对其底层驱动(包括数据结构、
9 D* n7 g% f5 K$ p4 j/ a0 {* U中断机制、定时机制、LPC213X 与CC2420 RF模块的接口以及初始化等)$ P( g$ ^; p9 H' X
进行了修改,完成了将MSSTATE_ LRWPAN ZigBee协议栈从基于MSP430
# G2 ~* s2 D9 Y* M* x的系统移植到ARM7TDMI-S系统的工作。
1 R1 ]# T6 Z" ^" a7 B# K$ o& R s2 @- t/ @" F6 ?
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