ZigBee技術(shù)實踐教程

前言

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集傳感器、無線通信和網(wǎng)絡(luò)三大技術(shù)于一體的信息獲取與處理技術(shù)。傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)心的是如何在保證通信質(zhì)量的情況下實現(xiàn)最大的數(shù)據(jù)吞吐率，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要用于實現(xiàn)不同環(huán)境下各種緩慢變化參數(shù)的檢測，通信速率并不是其主要考慮的因素，它最關(guān)心的問題是在體積小、布局方便以及能量有限的情況下盡可能地延續(xù)其生命周期?！　igBee是一種網(wǎng)絡(luò)容量大、節(jié)點體積小、架構(gòu)簡單、低速率、低功耗的無線通信技術(shù)。由于其節(jié)點體積小，且能自動組網(wǎng)，所以布局十分方便；又因其強調(diào)由大量的節(jié)點進行群體協(xié)作，網(wǎng)絡(luò)具有很強的自愈能力，任何一個節(jié)點的失效都不會對整體任務(wù)的完成造成致命性影響，所以特別適合用來組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)?！　∮肸igBee技術(shù)來實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，主要需要考慮通信節(jié)點的硬件設(shè)計，以及實現(xiàn)相應功能所必需的軟件開發(fā)。TI（德州儀器公司）的C（22430／31芯片具備了實現(xiàn)ZigBee技術(shù)的各種底層硬件需求，是真正的一體化解決方案，完全符合ZigBee技術(shù)對節(jié)點“體積小”的要求，另外，TI還提供了Z—Stack協(xié)議棧，盡可能地減輕了軟件開發(fā)的工作量?！　【帉懕緯闹饕康氖抢肅（22430／31 SoC，基于Z—Stack協(xié)議棧，為讀者解析用Zig—Bee技術(shù)開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各個要點，由淺人深地講述如何開發(fā)具體的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?！　”緯譃槲迤豪碚撈?、準備篇、入門篇、進階篇和提高篇?！　±碚撈ǖ?、2章）：第1章概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，第2章則主要介紹了ZigBee協(xié)議規(guī)范基礎(chǔ)理論知識，使讀者對這兩個概念有整體上的認識?！　蕚淦ǖ?、4章）：本篇的主要目的是為基于ZigBee技術(shù)開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品做一些準備工作。第3章講述了開發(fā)具體項自所基于的軟硬件平臺；第4章則基于核心芯片C2430／31設(shè)計了幾個實驗，使讀者先能熟悉核心芯片內(nèi)部的各個具體硬件模塊。　　入門篇（第5、6章）：在準備篇把開發(fā)具體產(chǎn)品所需要的基礎(chǔ)講解清楚以后，從本篇開始深入介紹TZ—Stack協(xié)議棧，使讀者掌握ZigBee協(xié)議是如何用軟件代碼實現(xiàn)的。第5章用一個通俗易懂的例子講述了輪轉(zhuǎn)查詢式操作系統(tǒng)的工作原理，隨后介紹了這種操作系統(tǒng)在TI Z—Stack中的應用；第6章講述了使用Z—Stack所必須了解的一些基本概念。　　進階篇（第7、8章）：本篇通過Z—Stack中自帶的兩個例子給讀者演示如何建立簡單的ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并詳細闡述了ZigBee協(xié)議規(guī)范的幾個重要概念在Z—Stack中的代碼實現(xiàn)。　　。

內(nèi)容概要

本書以ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主要對象，以基于CC2430/31芯片（TI/Chipcon公司）的HFZCC2430/31ZDK開發(fā)套件為硬件平臺，深入剖析了TI的ZStack協(xié)議棧架構(gòu)和編程接口，并詳細講述了如何在此基礎(chǔ)上開發(fā)自己的ZigBee項目。本書分為5個篇章：理論篇、準備篇、入門篇、進階篇和提高篇。理論篇簡要介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和ZigBee協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)知識，為讀者進行ZigBee項目開發(fā)提供理論指導，以便開發(fā)時參考；準備篇講述了ZigBee硬件開發(fā)平臺、軟件開發(fā)環(huán)境的組成和安裝，以及通過17個CC2430/31片內(nèi)外設(shè)的操作例程來闡述CC2430/31片上系統(tǒng)的開發(fā)和使用；入門篇以一個通俗易懂的例子講述了輪轉(zhuǎn)查詢式操作系統(tǒng)的基本原理，并介紹了這種操作系統(tǒng)在TI ZStack中的應用以及TI ZStack的用戶編程接口；進階篇通過幾個例子演示如何建立簡單的ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并詳細闡述了ZigBee協(xié)議規(guī)范的幾個重要概念在TI ZStack的代碼實現(xiàn)；提高篇通過智能家居系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)透明傳輸系統(tǒng)、工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線定位系統(tǒng)等典型的ZigBee技術(shù)解決方案，詳細介紹了如何開發(fā)實際的ZigBee項目。    本書可作為工程技術(shù)人員進行單片機、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應用、ZigBee技術(shù)等項目開發(fā)的學習、參考用書，也可作為高等院校高年級本科生或研究生計算機、電子、自動化、無線通信等課程的教材。

書籍目錄

理論篇　第1章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述　　1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程　　1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀和前景　　　1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀　　　1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究前景　　1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點　　1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)　　　1.4.1 傳感器節(jié)點體系結(jié)構(gòu)　　　1.4.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議　　　1.4.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)　　1.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)　　1.6 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應用　　1.7 典型短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)　　　1.7.1 幾種近距離無線通信技術(shù)　　　1.7.2 短距離無線通信協(xié)議的比較　第2章 IEEE 802.15.4/ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信標準　　2.1 IEEE 802.15.4標準　　　2.1.1 IEEE 802.15.4主要特點　　　2.1.2 物理層（PHY）規(guī)范　　　2.1.3 媒體介質(zhì)訪問層（MAC）規(guī)范　　　2.1.4 分層協(xié)議標準的關(guān)鍵術(shù)語介紹　　2.2 ZigBee技術(shù)概述　　　2.2.1 網(wǎng)絡(luò)層（NWK）規(guī)范　　　2.2.2 應用層（APL）規(guī)范　　　2.2.3 ZigBee協(xié)議棧各層幀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系　　　2.2.4 ZigBee網(wǎng)絡(luò)配置　　　2.2.5 ZigBee協(xié)議術(shù)語　　　2.2.6 數(shù)據(jù)傳輸機制準備篇　第3章 ZigBee開發(fā)平臺　　3.1 ZigBee硬件平臺介紹　　　3.1.1 ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)套件　　　3.1.2 HFZSmartRF04EB母板　　　3.1.3 HFZCC2430/31EM模塊　　　3.1.4 HFZSoC_BB（電池板）　　3.2 ZigBee開發(fā)軟件介紹　　　3.2.1 IAR EW8051集成開發(fā)環(huán)境及其使用說明　　　3.2.2 ZigBee2006協(xié)議?！　　?.2.3 SmartRF Flash Programmer軟件　　　3.2.4 ZigBee協(xié)議分析儀軟件Packet Sniffer　　　3.2.5 ZigBee無線定位系統(tǒng)圖形監(jiān)視軟件　第4章 CC2430基礎(chǔ)實驗　　4.1 CC2430芯片概述　　　4.1.1 主要特性　　　4.1.2 CC2430/31芯片引腳的功能　　　4.1.3 增強型8051內(nèi)核　　4.2 通用數(shù)字I/O接口　　　4.2.1 實驗目的　　　4.2.2 實驗原理及代碼　　　4.2.3 實驗演示　　4.3 點陣式LCD驅(qū)動　　　4.3.1 實驗目的　　　4.3.2 實驗原理及代碼　　　4.3.3 實驗演示　　4.4 時鐘模式　　　4.4.1 實驗目的　　　4.4.2 實驗原理及代碼　　4.4.3 實驗演示　　……入門篇　第5章 TI ZStack軟件架構(gòu)　第6章 TI ZStack開發(fā)基礎(chǔ)進階篇　第7章 ZigBee基礎(chǔ)實驗（SimpleApp）　第8章 ZigBee基礎(chǔ)實驗（HomeAutomation）提高篇　第9章 智能家居演示系統(tǒng)　第10章 無線數(shù)據(jù)透明傳輸系統(tǒng)　第11章 工業(yè)氣體檢測系統(tǒng)　第12章 ZigBee無線定位系統(tǒng)附錄　附錄A ZigBee協(xié)議棧中常用的API　附錄B 網(wǎng)絡(luò)層信息庫屬性　附錄C 光盤目錄參考文獻本書編委會

章節(jié)摘錄

　　3.動態(tài)性網(wǎng)絡(luò)　　傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)可能因為下列因素而改變：①環(huán)境因素或電能耗盡造成的傳感器節(jié)點出現(xiàn)故障或失效；②環(huán)境條件變化可能造成無線通信鏈路帶寬變化，甚至時斷時通；③傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器、感知對象和觀察者這三要素都可能具有移動性；④新節(jié)點的加入要求傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能適應這種變化，具有動態(tài)的系統(tǒng)可重構(gòu)性?！　?.以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)　　傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個任務(wù)型的網(wǎng)絡(luò)，脫離傳感器網(wǎng)絡(luò)談?wù)搨鞲衅鞴?jié)點沒有任何意義。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點采用編號標識，但節(jié)點編號是否需要取決于網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的設(shè)計。由于傳感器節(jié)點隨機部署，構(gòu)成的傳感器與節(jié)點編號之間的關(guān)系是完全動態(tài)的，表現(xiàn)為節(jié)點編號與節(jié)點位置沒有必然聯(lián)系。用戶使用傳感器網(wǎng)絡(luò)查詢事件時，直接將所關(guān)心的事件通告給網(wǎng)絡(luò)，而不是通告給某個確定編號的節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)在獲得指定事件的信息后匯報給用戶。這種以數(shù)據(jù)本身作為查詢或者傳輸線索的思想更接近于自然語言交流的習慣。所以通常說傳感器是一個以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)?！　±纾趹糜谀繕烁櫟膫鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)中，跟蹤目標可能出現(xiàn)在任何地方，對目標感興趣的用戶只關(guān)心目標出現(xiàn)的位置和時間，并不關(guān)心哪個節(jié)點監(jiān)測到了目標。事實上，在目標移動的過程中，必然是由不同的節(jié)點提供目標的位置信息。　　5.應用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)　　傳感器用來感知客觀物理世界，獲取物理世界的信息量?？陀^世界的物理量多種多樣，不可窮盡。不同的傳感器應用關(guān)心不同的物理量，因此對傳感器的應用系統(tǒng)也有多種多樣的要求?！　〔煌膽帽尘皩鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的要求不同，其硬件平臺、軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必然會有很大差異。所以傳感器網(wǎng)絡(luò)不能像Internet那樣，有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺。對于不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)應用雖然存在一些共性問題，但在開發(fā)傳感器網(wǎng)絡(luò)應用中，更關(guān)心的是傳感器網(wǎng)絡(luò)的差異。只有讓系統(tǒng)更貼近應用，才能做出更高效的目標系統(tǒng)。

圖書封面

圖書標簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    ZigBee技術(shù)實踐教程 PDF格式下載

---