ZigBee2007/PRO協(xié)議棧實(shí)驗(yàn)與實(shí)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(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，正有力地推動(dòng)著低速率無(wú)線(xiàn)個(gè)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(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)與控制應(yīng)用的全球性無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)單易用、近距離、低速率、低功耗（長(zhǎng)電池壽命）且極廉價(jià)的市場(chǎng)定位，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、家庭自動(dòng)化、醫(yī)療護(hù)理、智能農(nóng)業(yè)、消費(fèi)類(lèi)電子和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，擁有廣闊的應(yīng)用前景?！　igBee技術(shù)核心是運(yùn)行于微控制器內(nèi)部的一套軟件，也稱(chēng)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(guò)了ZigBeel．0（也稱(chēng)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(chēng)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)?，并且可以直接通過(guò)無(wú)線(xiàn)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?！　?007年10月，ZigBee聯(lián)盟推出ZigBee2007，制訂出ZigBeeProFeatureSet（簡(jiǎn)稱(chēng)ZigBeePRO）的新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)ZigBee協(xié)議棧進(jìn)行了重大升級(jí)，加強(qiáng)了對(duì)家庭自動(dòng)化（HomeAutomation，HA）、建筑／商業(yè)大樓自動(dòng)化（BuildingAutomation，BA）和高級(jí)抄表結(jié)構(gòu)（AdvancedMeterInfrastructure，AMI）3種應(yīng)用類(lèi)型的支持；同時(shí)在自動(dòng)跳頻以及支持更大的網(wǎng)絡(luò)、更高級(jí)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(gè)全新的階段?！　〕啥紵o(wú)線(xiàn)龍通訊科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)線(xiàn)龍）自ZigBee協(xié)議公開(kāi)以來(lái)，一直專(zhuān)注于Zig—Bee技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，在ZigBee開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和相關(guān)教材書(shū)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門(mén)與實(shí)戰(zhàn)》，配套開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為C51RF—JKS；ZigBeel．1的協(xié)議配套教材為《ZigBee2006無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線(xiàn)定位實(shí)戰(zhàn)》，配套開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為CSlRF一3一PK。本教材就是專(zhuān)門(mén)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Z(yǔ)igBee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(cè)和浩瀚的代碼中抓住其中的精髓？如何駕馭協(xié)議棧和實(shí)現(xiàn)自己的應(yīng)用設(shè)計(jì)？只有靠具體動(dòng)手實(shí)踐，靠大量的實(shí)驗(yàn)去體驗(yàn)和觀(guān)察。同時(shí)介紹了本書(shū)涉及的ZigBee芯片CC2520及相關(guān)低功耗微控制器MSP430。    本書(shū)沒(méi)有太多的理論描述，主要從實(shí)踐人手，讓讀者更多地體會(huì)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(xiàng)目。    本書(shū)可作為從事單片機(jī)，無(wú)線(xiàn)應(yīng)用、自動(dòng)化控制、無(wú)線(xiàn)傳感等技術(shù)的工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)、參考用書(shū)，也可作為高等院校的計(jì)算機(jī)、電子、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)通信課程的教材。

書(shū)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(lái)    1.1.2　ZigBee技術(shù)的發(fā)展歷程  1.2　ZigBee技術(shù)特點(diǎn)  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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)使用頻譜和ISM開(kāi)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(shí)鐘系統(tǒng)    2.1.6　智能外設(shè)    2.1.7  MSP430應(yīng)用  2.2  MSP430F2618簡(jiǎn)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(jì)第3章  zigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多功能開(kāi)發(fā)系統(tǒng)  3.1  無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)ZigBee開(kāi)發(fā)系統(tǒng)平臺(tái)選擇    3.1.1  如何選擇嵌入式無(wú)線(xiàn)開(kāi)發(fā)工具和平臺(tái)    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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)平臺(tái)    3.4.1　IAR集成開(kāi)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(xiàng)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(kāi)發(fā)入門(mén)  4.1　認(rèn)識(shí)ZigBee協(xié)議棧  4.2　ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸    4.2.1　實(shí)驗(yàn)?zāi)康?   4.2.2　ZigBee數(shù)據(jù)傳輸原理解析    4.2.3　實(shí)驗(yàn)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(gè)信息包    4.4.2　收發(fā)數(shù)據(jù)過(guò)程    4.4.3　接收一個(gè)信息包  4.5　實(shí)驗(yàn)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)進(jìn)階第6章　ZigBee2007/PRO入門(mén)第7章　ZigBee2007/PRO進(jìn)階第8章　ZigBee2007/PRO高級(jí)應(yīng)用——家庭自動(dòng)化第9章　ZigBee2007無(wú)線(xiàn)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(kù)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它是一種介于無(wú)線(xiàn)標(biāo)記技術(shù)與藍(lán)牙之間的技術(shù)提案，此前被稱(chēng)作HomeRF Lite或FireFly無(wú)線(xiàn)技術(shù)，主要用于近距離無(wú)線(xiàn)連接。它有自己的無(wú)線(xiàn)電標(biāo)準(zhǔn)，是通過(guò)數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)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(guò)無(wú)線(xiàn)電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)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(jì)算機(jī)用于分析，或者被另外一種無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（Personal Area Network，PAN）工作組的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，被稱(chēng)作IEEE 802.15.4（ZigBee）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?！　igBee不只是802.15.4的名字。因?yàn)镮EEE僅規(guī)范了低級(jí)媒體控制層（MAC）層和物理層協(xié)議，所以ZigBee聯(lián)盟對(duì)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(gè)設(shè)備的基本節(jié)點(diǎn)的4 KB，或者作為Hub或路由器的協(xié)調(diào)器的32 KB。每個(gè)協(xié)調(diào)器可連接多達(dá)255個(gè)節(jié)點(diǎn)，幾個(gè)協(xié)調(diào)器則可形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而對(duì)路由傳輸?shù)臄?shù)目則沒(méi)有限制。ZigBee聯(lián)盟還開(kāi)發(fā)了安全層，以保證這種便攜設(shè)備不會(huì)意外泄漏其標(biāo)識(shí)，而且這種利用網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)距離傳輸不會(huì)被其他節(jié)點(diǎn)獲得。

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