ZigBee2007/PRO協(xié)議棧實驗與實踐

前言

　　當(dāng)今世界通信技術(shù)迅猛發(fā)展。ZigBee作為一種新興的短距離無線通信技術(shù)，正有力地推動著低速率無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)LR—WPAN（Low—RateWirelessPersonalAreaNetwork）的發(fā)展。Zig—Bee是基于IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用于無線監(jiān)測與控制應(yīng)用的全球性無線通信標(biāo)準(zhǔn)，強調(diào)簡單易用、近距離、低速率、低功耗（長電池壽命）且極廉價的市場定位，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、家庭自動化、醫(yī)療護(hù)理、智能農(nóng)業(yè)、消費類電子和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，擁有廣闊的應(yīng)用前景。　　ZigBee技術(shù)核心是運行于微控制器內(nèi)部的一套軟件，也稱之為軟件ZigBee協(xié)議棧，負(fù)責(zé)該協(xié)議規(guī)范制定的是ZigBee聯(lián)盟。ZigBee聯(lián)盟于2004年12月通過了ZigBeel．0（也稱Zig—Bee2004）標(biāo)準(zhǔn)，之后于2005年9月公布并提供下載。　　2006年12月，ZigBee聯(lián)盟又推出ZigBee1．1（也稱ZigBee2006）版。ZigBeel．1較原有ZigBeel．0作了比較大的改進(jìn)，例如新增ZCL（ZigBeeClusterLibrary）、集團(tuán)裝置（GroupDe—vice）、多播（Multicast）功效及更豐富的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⑶铱梢灾苯油ㄟ^無線方式（OverTheAir，OTA）進(jìn)行組態(tài)配置和軟件更新，此外還移除了KVP（KeyValuePair）的信息格式。　　2007年10月，ZigBee聯(lián)盟推出ZigBee2007，制訂出ZigBeeProFeatureSet（簡稱ZigBeePRO）的新標(biāo)準(zhǔn)，對ZigBee協(xié)議棧進(jìn)行了重大升級，加強了對家庭自動化（HomeAutomation，HA）、建筑／商業(yè)大樓自動化（BuildingAutomation，BA）和高級抄表結(jié)構(gòu)（AdvancedMeterInfrastructure，AMI）3種應(yīng)用類型的支持；同時在自動跳頻以及支持更大的網(wǎng)絡(luò)、更高級的路由算法等方面的改進(jìn)和提高，將ZigBee協(xié)議棧的可用性和可靠性提高到一個全新的階段?！　〕啥紵o線龍通訊科技有限公司（以下簡稱無線龍）自ZigBee協(xié)議公開以來，一直專注于Zig—Bee技術(shù)的研究開發(fā)，在ZigBee開發(fā)系統(tǒng)和相關(guān)教材書籍方面，努力跟蹤該技術(shù)的發(fā)展。Zig—Beel．0的協(xié)議配套教材為《ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實戰(zhàn)》，配套開發(fā)系統(tǒng)為C51RF—JKS；ZigBeel．1的協(xié)議配套教材為《ZigBee2006無線網(wǎng)絡(luò)與無線定位實戰(zhàn)》，配套開發(fā)系統(tǒng)為CSlRF一3一PK。本教材就是專門為ZigBeePRO協(xié)議而作，配套系統(tǒng)為C51RF—CC2520一PK。

內(nèi)容概要

介紹掌握ZigBee技術(shù)的關(guān)鍵——ZigBee協(xié)議棧。從ZigBee1.0到ZigBee1.1，再到目前的ZigBee PRO，協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)、功能調(diào)用、參數(shù)設(shè)置、軟件代碼等都有了重大的變化，掌握的難度也在不斷增加。如何在這復(fù)雜的協(xié)議棧技術(shù)手冊和浩瀚的代碼中抓住其中的精髓？如何駕馭協(xié)議棧和實現(xiàn)自己的應(yīng)用設(shè)計？只有靠具體動手實踐，靠大量的實驗去體驗和觀察。同時介紹了本書涉及的ZigBee芯片CC2520及相關(guān)低功耗微控制器MSP430。    本書沒有太多的理論描述，主要從實踐人手，讓讀者更多地體會ZigBee協(xié)議如何用程序?qū)崿F(xiàn)，如何利用ZigBee協(xié)議達(dá)到需要的目的，如何在ZigBee協(xié)議棧之上建立自己的應(yīng)用，從而更快速地完成項目。    本書可作為從事單片機(jī)，無線應(yīng)用、自動化控制、無線傳感等技術(shù)的工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)、參考用書，也可作為高等院校的計算機(jī)、電子、自動化專業(yè)無線通信課程的教材。

書籍目錄

第1章  zigBee技術(shù)概述  1.1　zigBee技術(shù)的演變與進(jìn)展    1.1.1　ZigBee技術(shù)的由來    1.1.2　ZigBee技術(shù)的發(fā)展歷程  1.2　ZigBee技術(shù)特點  1.3  ZigBee2007／PR0特性    1.3.1  ZigBee與ZigBee PR0比較    1.3.2　不同ZigBee版本的兼容分析  1.4　ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)使用頻譜和ISM開放頻帶  1.5　ZigBee技術(shù)的廣闊應(yīng)用前景第2章  低功耗微控制器MSP430與zigBee芯片CC2520  2.1　低功耗微控制器MSP430    2.1.1　關(guān)鍵特性    2.1.2　MSP430模塊化架構(gòu)    2.1.3  16位RISC先進(jìn)CPU    2.1.4　超低功耗性能    2.1.5　靈活的時鐘系統(tǒng)    2.1.6　智能外設(shè)    2.1.7  MSP430應(yīng)用  2.2  MSP430F2618簡介    2.2.1  MSP430F2xxx介紹    2.2.2  MSP430F2618特性  2.3  ZigBee芯片CC2520      2.3.1  CC2520的特性    2.3.2 CC2520引腳描述    2.3.3  cC2520與CC2420的區(qū)別    2.3.4 CC2520典型設(shè)計第3章  zigBee無線網(wǎng)絡(luò)多功能開發(fā)系統(tǒng)  3.1  無線網(wǎng)絡(luò)ZigBee開發(fā)系統(tǒng)平臺選擇    3.1.1  如何選擇嵌入式無線開發(fā)工具和平臺    3.1.2　需要的設(shè)備和必要條件    總結(jié)  3.2  多功能可視化ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)系統(tǒng)C51RF-3-P    3.2.1　CSlRF-3-PK仿真器    3.2.2　網(wǎng)絡(luò)液晶擴(kuò)展板    3.2.3　C51RF-3-PK電池板    3.2.4　ZigBee模塊  3.3　圖形化ZigBee2007開發(fā)系統(tǒng)    3.3.1　ZigBee模塊CC2520    3.3.2　網(wǎng)絡(luò)液晶擴(kuò)展板  3.4　ZigBee軟件集成開發(fā)平臺    3.4.1　IAR集成開發(fā)環(huán)境的安裝    3.4.2　添加文件或新建程序文件    3.4.3　設(shè)置工程選項參數(shù)    3.4.4　編譯、鏈接、下載    3.4.5　仿真調(diào)試第4章  ZigBee開發(fā)入門  4.1　認(rèn)識ZigBee協(xié)議棧  4.2　ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸    4.2.1　實驗?zāi)康?   4.2.2　ZigBee數(shù)據(jù)傳輸原理解析    4.2.3　實驗設(shè)備準(zhǔn)備  4.3　ZigBee協(xié)議棧編譯／下載    4.3.1　設(shè)備選擇及設(shè)置    4.3.2　編譯／下載程序  4.4 　ZigBee源代碼剖析    4.4.1　發(fā)送一個信息包    4.4.2　收發(fā)數(shù)據(jù)過程    4.4.3　接收一個信息包  4.5　實驗流程    4.5.1　流程圖    4.5.2　路由器代碼    4.5.3　協(xié)調(diào)器代碼  4.6　ZigBee分析儀分析ZigBee數(shù)據(jù)包    4.6.1　協(xié)議分析儀　　……第5章　ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)進(jìn)階第6章　ZigBee2007/PRO入門第7章　ZigBee2007/PRO進(jìn)階第8章　ZigBee2007/PRO高級應(yīng)用——家庭自動化第9章　ZigBee2007無線傳感器網(wǎng)絡(luò)附錄A　網(wǎng)絡(luò)層所定義的特性常量附錄B　網(wǎng)絡(luò)層信息庫屬性參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　zigBee技術(shù)概述　　ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)與藍(lán)牙之間的技術(shù)提案，此前被稱作HomeRF Lite或FireFly無線技術(shù)，主要用于近距離無線連接。它有自己的無線電標(biāo)準(zhǔn)，是通過數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)來實現(xiàn)通信的。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以通信效率非常高。而這些數(shù)據(jù)就可以進(jìn)入計算機(jī)用于分析，或者被另外一種無線技術(shù)如WiMax收集?！　?.1　zigBee技術(shù)的演變與進(jìn)展　　ZigBee的基礎(chǔ)是IEEE 802.15.4。它是IEEE無線個人區(qū)域網(wǎng)（Personal Area Network，PAN）工作組的一項標(biāo)準(zhǔn)，被稱作IEEE 802.15.4（ZigBee）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?！　igBee不只是802.15.4的名字。因為IEEE僅規(guī)范了低級媒體控制層（MAC）層和物理層協(xié)議，所以ZigBee聯(lián)盟對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。IEEE 802.15.4完全協(xié)議用于一次可直接連接到一個設(shè)備的基本節(jié)點的4 KB，或者作為Hub或路由器的協(xié)調(diào)器的32 KB。每個協(xié)調(diào)器可連接多達(dá)255個節(jié)點，幾個協(xié)調(diào)器則可形成一個網(wǎng)絡(luò)，而對路由傳輸?shù)臄?shù)目則沒有限制。ZigBee聯(lián)盟還開發(fā)了安全層，以保證這種便攜設(shè)備不會意外泄漏其標(biāo)識，而且這種利用網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)距離傳輸不會被其他節(jié)點獲得。

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