发表于：2009/9/21 15:34:18
#0楼
新型低功耗无线标准[/b]zigbee[/b][/b]
越来越多的有线数据传输正在被无线解决方案取代。对用户而言，线缆的弃用不仅带来了更多方便，而且大大降低了安装成本。特别是在传感器网络和控制应用中，现有网络的安装和改造成本是重要的考量因素。当从有线网络转向无线网络时，通常节点也要从有线电源转向电池供电。在无线网络中，每个节点的功耗便成为一个重要因素。因此，超低功耗设计技术变得至关重要，特别是在无线传感器节点许多年内只使用一节电池供电的情况下。
如果确定要使用无线网络，那么第一步就是要选择现有无线标准或实施专有解决方案，并在内部完成全面系统开发。这两种方法各有利弊：
专有解决方案 [/b]
● 优点：硬件灵活性高且成本低，因为仅需实现必要的功能。
● 缺点：软件栈和传输协议开发时间长，且与其他设备不兼容
标准解决方案 [/b]
● 优点：开发时间短，因为已有现成的软件堆栈且经过了多个用户测试。与其他厂商的产品相兼容。
● 缺点：通常，标准的软件部分为非必须的且在应用中未予以使用。这就增加了软件和数据存储所需的存储器容量。
得到广泛认可的无线标准有多种，且每一种都针对某特定应用领域。例如目前大家熟悉的 wi-fi/802.11和蓝牙rf标准，前者适用于相对较短距离和中等功耗的高速传输。可用于pc联网、家庭联网以及视频分配；而后者则面型低功耗短距离中速传输。可用于耳机、pc外设、pda以及移动电话连接。
在大多数控制应用中，这些标准都不是很理想。例如，就传感器网络而言，利用一节小电池就可使器件工作多年的超低功耗最为关键。高数据速率并非必需，因为需要传输的只有极少数控制指令和某些测量值。
ieee 802.15.4——zigbee[/b]的基础 [/b]
因此，对于传感器和控制应用而言，wi-fi/802.11和蓝牙并非是最佳解决方案。也正因如此，业内开发了ieee 802.15.4 标准，并于2003年10月推出。2006年6月，ieee 802.15.4-2006 (rev b)获得通过。该标准不但描述了个域网(pan)中的点对点传输，而且还定义了面向低功耗、低速度及可靠rf传输的phy和mac层。一般室内的传输距离从10到30米不等，在室外最大传输距离可达150 米。取决于具体应用不同，电池使用寿命可长达数年。
![图]()
[/b]
图 1 [/b]免费频段的全球分配情况[/b]
在实施无线传输以前，还必要对传输频率进行定义。图1显示了当今全球频率的分配情况。全球各地区低于1ghz的频率使用情况不尽相同。在欧洲，433mhz和868mhz均为免费使用，而在美国，免费使用的频段为315mhz和915mhz。只有2.4ghz频段(wi-fi和蓝牙也使用该频段）在全球免费使用。此外，就868mhz和915mhz而言，可以使用相同的天线。只要具有一个灵活、自由可编程 的rf 收发器，一款可选择运行在868mhz或915mhz上的全球解决方案也是一个不错的选择。在这种情况下，必须要确保将运行频率转换至设备运行地区所允许的频段范围。这会增加成本，因为必须要发布两个不同的固件版本。
ieee 802.15.4[/b]专门针对下列频率而定义： [/b]
868mhz、1通道 20kbps … 100kbps(仅适用于欧洲）
915mhz、10通道 40kbps … 250kbps(仅适用于美国）
2.4ghz、16 通道 250kbps(适用于全球各地区）
zigbee——[/b]软件栈 [/b]
zigbee联盟是一个由多家公司组成的行业协会，这些公司通力合作以实现可靠、低成本、低功耗、无线网络监控并推出基于开放性全球标准的控制产品。zigbee联盟的推动者包括bm spa、ember、飞思卡尔、霍尼韦尔、华为、三菱电机、摩托罗拉、飞利浦、三星、施耐德电气、意法半导体、西门子以及ti等公司。该联盟拥有超过200家成员，并且这一数字还在不断增长。该联盟定义了zigbee栈：是在ieee 802.15.4 phy和mac之上的一种标准协议栈。zigbee的目标应用领域如下：
家庭自动化： [/b]
自动抄表(amr)
照明、制热、警报、安全
白家电健康状态监控
商业楼宇自动化 [/b]
采暖、通风和空调系统(hvac)
能量管理
警报、安全
工业自动化 [/b]
住院和病患护理
资产跟踪/有源 rfid
无线传感器网络 （wsn）
![图]()
[/b]
图 2 zigbee [/b]星形网络[/b]
![图]()
[/b]
图 3 zigbee [/b]网状网络[/b]
位于ieee 802.15.4点对点通信协议之上的zigbee栈，使zigbee节点的个域网(pan)实现成为可能。可以采用星形网络拓扑(请参见图2）、树形或网状网络拓扑(请参见图3）。每一个zigbee pan 都需要一个pan协调器设备。pan 协调器启动网络，并向新网络分配pan-id。此外，pan协调器通常还具有数据包路由功能。在树形和网状网络中，通常会有若干个具有zigbee路由器功能的节点。这些路由器节点可将接收到的数据包转发至下一个zigbee节点，并通过完整的zigbee网络以这种方式实现数据包从发送者到接收者的跳转。
zigbee终端设备仅与其母节点(pan协调器或路由器)进行通信。这些终端设备的功能相对较少，因为它们不需要路由功能。精简功能设备(rfd)的一个优点就是栈尺寸明显要小很多。因此，程序闪存、数据存储器ram以及闪存要求也大大降低。这就使得通常是zigbee节点主要组成部分的rfd颇具成本优势。rfd特别适用于超低耗设计，因为在大部分时间里可以将微控制器和rf收发器关闭。一个具有路由功能的设备需要始终谨记，其必须要接收一个数据包。
zigbee使用16位节点寻址，理论上允许一个pan中有近2^16个zigbee节点。在实际应用中，节点的数量受数据包延迟限制。就星形网络而言，个节点最为合适。
谈及 zigbee，一种比较简单的情况就是开启和关闭灯具的照明开关。照明开关可以是一个rfd且连续处于深睡眠模式。如果按下照明开关上的按钮，则微控制器被唤醒，开启射频并将要求的数据包发送至其母设备(路由器或pan协调器），等待数据包确认并返回到睡眠模式。然后，该网络将开始传输数据包，数据包最终跳转至目标地址——灯具。路由器和pan协调器必须始终清楚会有一个数据包到达。因此，这些节点绝不能进入深睡眠模式。但是在该示例中，如果路由器位于与主电源相连的灯具中，则不存在功耗问题。
![图]()
[/b]
图4[/b]：zigbee[/b]栈架构[/b]
图4显示了zigbee栈架构。底层的phy和mac均由ieee?802.15.4标准定义。上述所有层均由 zigbee定义。phy和mac实现了两个节点间的点对点通信。zigbee nwk(网络）层进行数据包路由，并将接收到的数据包发送至下一个zigbee 节点，或将其转发至aps(应用支持子层）。然后，aps将处理zigbee节点内针对某个应用的数据包。具有射频功能的一个zigbee节点可处理若干个应用，以开关为例，温度测量和湿度测量就可在一个盒子里进行。在这种情况下，由 aps来决定哪些应用是数据包的终点。首先，zigbee设备对象(zdo)有助于应用软件和zigbee堆栈软件的协同运行。一旦做出决定，还可集成一个安全服务以实现安全的数据传输。
zigbee[/b]配置文件 [/b]
只有所有的zigbee符合zigbee标准配置文件之一，才能实现 zigbee产品的厂商的独立兼容性。zigbee 联盟将配置文件定义为一种可确保应用级互操作性的方法。
除协议之外，配置文件还对发送至其他设备的数据内容进行了定义，例如，哪个数据内容将开启灯具，哪个数据内容又将灯具关闭。配置文件中的定义为：独特的配置文件id；设备类型；报文格式、内容编码以及集群解释。
已经定义的标准配置文件为：“家庭自动化”（自2006年9月开始，不再后向兼容以前的“家庭控制——照明”）；“工业厂房监控”(自2006年第四季度开始）；包括hvac在内的“商用楼宇自动化”(自2007年第一季度开始）。
其他更多的标准配置文件尚在讨论之中，如自动抄表、医疗保健等。专有配置文件可由客户来定义，但是这会限制共享该配置文件设备的应用互操作性。专用配置文件并不排斥网络级互操作性。
为了确保新开发的终端设备符合zigbee标准以及标准配置文件之一，必须要进行zigbee一致性认证测试。一旦顺利通过测试，就可以在产品上使用zigbee的logo。
深圳无线龙推出的zigbee[/b]开发套件（zigbee development kit[/b]）[/b]
zigbee-cc2430 专业开发套件
zigbee-cc2530 专业开发套件
zigbee-cc2520 专业开发套件
zigbee-cc2480 专业开发套件
zigbee-cc2431(30) 专业无线定位系统
zigbee-cc2430 无线传感器网络开发套件
zigbee-cc2520 无线传感器网络开发套件
结论 [/b]
zigbee 是一种基于开放性全球标准、针对低功耗、无线网络化监控及控制产品的标准。该标准凭借经过测试的软硬件确保了快速的开发时间。厂商互操作性是符合 zigbee 标准的产品的另一个优势。现在开始供应 zigbee 硬件和软件。
参考文献 [/b]
*如欲了解 zigbee 联盟的更多详情，敬请访问：
www.zigbee.org
。
*如欲了解 ti 公司更多芯片的详情，敬请访问：
www.ti.com
。
*如欲了解深圳无线龙公司更多zigbee开发系统，模块的详情，敬请访问：
www.wxlmcu.com
。
深圳市无线龙科技有限公司 邱先生
shenzhen wxl technology co.,ltd ben q
电话：0755-83690635
qq： 971278082
email：
wxlmcu@163.com
msn：
wxlmcu@hotmail.com
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原文地址： Http://blog.gkong.com/more.asp?id=101322&Name=wxlmcu01
越来越多的有线数据传输正在被无线解决方案取代。对用户而言，线缆的弃用不仅带来了更多方便，而且大大降低了安装成本。特别是在传感器网络和控制应用中，现有网络的安装和改造成本是重要的考量因素。当从有线网络转向无线网络时，通常节点也要从有线电源转向电池供电。在无线网络中，每个节点的功耗便成为一个重要因素。因此，超低功耗设计技术变得至关重要，特别是在无线传感器节点许多年内只使用一节电池供电的情况下。
如果确定要使用无线网络，那么第一步就是要选择现有无线标准或实施专有解决方案，并在内部完成全面系统开发。这两种方法各有利弊：
专有解决方案 [/b]
● 优点：硬件灵活性高且成本低，因为仅需实现必要的功能。
● 缺点：软件栈和传输协议开发时间长，且与其他设备不兼容
标准解决方案 [/b]
● 优点：开发时间短，因为已有现成的软件堆栈且经过了多个用户测试。与其他厂商的产品相兼容。
● 缺点：通常，标准的软件部分为非必须的且在应用中未予以使用。这就增加了软件和数据存储所需的存储器容量。
得到广泛认可的无线标准有多种，且每一种都针对某特定应用领域。例如目前大家熟悉的 wi-fi/802.11和蓝牙rf标准，前者适用于相对较短距离和中等功耗的高速传输。可用于pc联网、家庭联网以及视频分配；而后者则面型低功耗短距离中速传输。可用于耳机、pc外设、pda以及移动电话连接。
在大多数控制应用中，这些标准都不是很理想。例如，就传感器网络而言，利用一节小电池就可使器件工作多年的超低功耗最为关键。高数据速率并非必需，因为需要传输的只有极少数控制指令和某些测量值。
ieee 802.15.4——zigbee[/b]的基础 [/b]
因此，对于传感器和控制应用而言，wi-fi/802.11和蓝牙并非是最佳解决方案。也正因如此，业内开发了ieee 802.15.4 标准，并于2003年10月推出。2006年6月，ieee 802.15.4-2006 (rev b)获得通过。该标准不但描述了个域网(pan)中的点对点传输，而且还定义了面向低功耗、低速度及可靠rf传输的phy和mac层。一般室内的传输距离从10到30米不等，在室外最大传输距离可达150 米。取决于具体应用不同，电池使用寿命可长达数年。
[/b]
图 1 [/b]免费频段的全球分配情况[/b]
在实施无线传输以前，还必要对传输频率进行定义。图1显示了当今全球频率的分配情况。全球各地区低于1ghz的频率使用情况不尽相同。在欧洲，433mhz和868mhz均为免费使用，而在美国，免费使用的频段为315mhz和915mhz。只有2.4ghz频段(wi-fi和蓝牙也使用该频段）在全球免费使用。此外，就868mhz和915mhz而言，可以使用相同的天线。只要具有一个灵活、自由可编程 的rf 收发器，一款可选择运行在868mhz或915mhz上的全球解决方案也是一个不错的选择。在这种情况下，必须要确保将运行频率转换至设备运行地区所允许的频段范围。这会增加成本，因为必须要发布两个不同的固件版本。
ieee 802.15.4[/b]专门针对下列频率而定义： [/b]
868mhz、1通道 20kbps … 100kbps(仅适用于欧洲）
915mhz、10通道 40kbps … 250kbps(仅适用于美国）
2.4ghz、16 通道 250kbps(适用于全球各地区）
zigbee——[/b]软件栈 [/b]
zigbee联盟是一个由多家公司组成的行业协会，这些公司通力合作以实现可靠、低成本、低功耗、无线网络监控并推出基于开放性全球标准的控制产品。zigbee联盟的推动者包括bm spa、ember、飞思卡尔、霍尼韦尔、华为、三菱电机、摩托罗拉、飞利浦、三星、施耐德电气、意法半导体、西门子以及ti等公司。该联盟拥有超过200家成员，并且这一数字还在不断增长。该联盟定义了zigbee栈：是在ieee 802.15.4 phy和mac之上的一种标准协议栈。zigbee的目标应用领域如下：
家庭自动化： [/b]
自动抄表(amr)
照明、制热、警报、安全
白家电健康状态监控
商业楼宇自动化 [/b]
采暖、通风和空调系统(hvac)
能量管理
警报、安全
工业自动化 [/b]
住院和病患护理
资产跟踪/有源 rfid
无线传感器网络 （wsn）
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图 2 zigbee [/b]星形网络[/b]
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图 3 zigbee [/b]网状网络[/b]
位于ieee 802.15.4点对点通信协议之上的zigbee栈，使zigbee节点的个域网(pan)实现成为可能。可以采用星形网络拓扑(请参见图2）、树形或网状网络拓扑(请参见图3）。每一个zigbee pan 都需要一个pan协调器设备。pan 协调器启动网络，并向新网络分配pan-id。此外，pan协调器通常还具有数据包路由功能。在树形和网状网络中，通常会有若干个具有zigbee路由器功能的节点。这些路由器节点可将接收到的数据包转发至下一个zigbee节点，并通过完整的zigbee网络以这种方式实现数据包从发送者到接收者的跳转。
zigbee终端设备仅与其母节点(pan协调器或路由器)进行通信。这些终端设备的功能相对较少，因为它们不需要路由功能。精简功能设备(rfd)的一个优点就是栈尺寸明显要小很多。因此，程序闪存、数据存储器ram以及闪存要求也大大降低。这就使得通常是zigbee节点主要组成部分的rfd颇具成本优势。rfd特别适用于超低耗设计，因为在大部分时间里可以将微控制器和rf收发器关闭。一个具有路由功能的设备需要始终谨记，其必须要接收一个数据包。
zigbee使用16位节点寻址，理论上允许一个pan中有近2^16个zigbee节点。在实际应用中，节点的数量受数据包延迟限制。就星形网络而言，个节点最为合适。
谈及 zigbee，一种比较简单的情况就是开启和关闭灯具的照明开关。照明开关可以是一个rfd且连续处于深睡眠模式。如果按下照明开关上的按钮，则微控制器被唤醒，开启射频并将要求的数据包发送至其母设备(路由器或pan协调器），等待数据包确认并返回到睡眠模式。然后，该网络将开始传输数据包，数据包最终跳转至目标地址——灯具。路由器和pan协调器必须始终清楚会有一个数据包到达。因此，这些节点绝不能进入深睡眠模式。但是在该示例中，如果路由器位于与主电源相连的灯具中，则不存在功耗问题。
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图4[/b]：zigbee[/b]栈架构[/b]
图4显示了zigbee栈架构。底层的phy和mac均由ieee?802.15.4标准定义。上述所有层均由 zigbee定义。phy和mac实现了两个节点间的点对点通信。zigbee nwk(网络）层进行数据包路由，并将接收到的数据包发送至下一个zigbee 节点，或将其转发至aps(应用支持子层）。然后，aps将处理zigbee节点内针对某个应用的数据包。具有射频功能的一个zigbee节点可处理若干个应用，以开关为例，温度测量和湿度测量就可在一个盒子里进行。在这种情况下，由 aps来决定哪些应用是数据包的终点。首先，zigbee设备对象(zdo)有助于应用软件和zigbee堆栈软件的协同运行。一旦做出决定，还可集成一个安全服务以实现安全的数据传输。
zigbee[/b]配置文件 [/b]
只有所有的zigbee符合zigbee标准配置文件之一，才能实现 zigbee产品的厂商的独立兼容性。zigbee 联盟将配置文件定义为一种可确保应用级互操作性的方法。
除协议之外，配置文件还对发送至其他设备的数据内容进行了定义，例如，哪个数据内容将开启灯具，哪个数据内容又将灯具关闭。配置文件中的定义为：独特的配置文件id；设备类型；报文格式、内容编码以及集群解释。
已经定义的标准配置文件为：“家庭自动化”（自2006年9月开始，不再后向兼容以前的“家庭控制——照明”）；“工业厂房监控”(自2006年第四季度开始）；包括hvac在内的“商用楼宇自动化”(自2007年第一季度开始）。
其他更多的标准配置文件尚在讨论之中，如自动抄表、医疗保健等。专有配置文件可由客户来定义，但是这会限制共享该配置文件设备的应用互操作性。专用配置文件并不排斥网络级互操作性。
为了确保新开发的终端设备符合zigbee标准以及标准配置文件之一，必须要进行zigbee一致性认证测试。一旦顺利通过测试，就可以在产品上使用zigbee的logo。
深圳无线龙推出的zigbee[/b]开发套件（zigbee development kit[/b]）[/b]
zigbee-cc2430 专业开发套件
zigbee-cc2530 专业开发套件
zigbee-cc2520 专业开发套件
zigbee-cc2480 专业开发套件
zigbee-cc2431(30) 专业无线定位系统
zigbee-cc2430 无线传感器网络开发套件
zigbee-cc2520 无线传感器网络开发套件
结论 [/b]
zigbee 是一种基于开放性全球标准、针对低功耗、无线网络化监控及控制产品的标准。该标准凭借经过测试的软硬件确保了快速的开发时间。厂商互操作性是符合 zigbee 标准的产品的另一个优势。现在开始供应 zigbee 硬件和软件。
参考文献 [/b]
*如欲了解 zigbee 联盟的更多详情，敬请访问：
www.zigbee.org
。
*如欲了解 ti 公司更多芯片的详情，敬请访问：
www.ti.com
。
*如欲了解深圳无线龙公司更多zigbee开发系统，模块的详情，敬请访问：
www.wxlmcu.com
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深圳市无线龙科技有限公司 邱先生
shenzhen wxl technology co.,ltd ben q
电话：0755-83690635
qq： 971278082
email：
wxlmcu@163.com
msn：
wxlmcu@hotmail.com
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