1 ZigBee的技術優勢
ZigBee的技術優勢如下:
(1)省電。由於ZigBee技術工作周期短,收發信息功耗低,采用睡眠模式,可以保證兩節5號電池可以使用6個月到2年左右。不同應用對應的功耗自然不同。
(2)可靠。ZigBee技術采用碰撞避免機制,為需要固定帶寬的通信業務預留專用時隙,避免發送數據時的競爭和沖突。MAC層采用完全確認的數據傳輸機制,每個發送的數據包都必須等待接收方的確認信息。
(3)成本低。模塊便宜,ZigBee協議免專利費。
(4)時間延遲短。它針對延遲敏感的應用進行了優化,從睡眠狀態開始的通信延遲和激活延遲非常短。典型設備搜索延遲為30ms,典型睡眠激活延遲為15ms,活動設備通道訪問延遲為15ms。
(5)節點通信設置易於配置。
(6)網絡容量大。ZigBee可以以星形、網狀、樹形結構組網,可以通過任意節點連接形成更大的網絡結構。理論上,它可以連接多達64,000個節點。1 ZigBee網絡最多可容納254個從設備和1個主設備,1區域內最多可同時存在100個ZigBee網絡。
(7)安全性。ZigBee提供數據完整性檢查和認證功能。加密算法采用AES-128,各應用可以靈活確定其安全屬性。
(8)全球普遍性和完整的開放性。ZigBee標準協議使得ZigBee設備之間的通信變得輕而易舉。
2 CC2430的技術特征
CC2430芯片延續了之前CC2420芯片的架構,在單個芯片上集成了ZigBee射頻前端、存儲器和微控制器。采用1 8位MCU(8051),擁有128KB可編程閃存和8KB RAM。它還包括模數轉換(ADC)、多個定時器、AES-128協處理器、Watchdogtimer、32kHz晶體振蕩器的睡眠模式定時器、PowerOnReset電路、BrownOutDetection電路和21個可編程I/O引腳。CC2430芯片采用0.18?MCMOS工藝;在接收和發射模式下,電流損耗分別小於27mA和25mA。CC2430的睡眠模式和切換到活動模式的極短時間的特性特別適合那些需要很長電池壽命的應用。
3 GPRS數據傳輸模塊DL6200
DL6200模塊的核心硬件采用世界知名移動通信產品制造商生產的GPRS芯片設計生產,可靠性高。使用DL6200時,只需要熟悉串口通信知識,就可以通過GPRS網絡進行通信。不關心模塊的射頻電路部分(使用移動運營商公網)和相關硬件連接;不關心at指令集,所有與AT響應相關的操作都由模塊內部的DL6200模塊完成;不關心TCP/IP協議和互聯網的知識:由於GPRS模塊是基於互聯網的通信方式,在使用中要和互聯網打交道,所有與網絡的信息交換都是由DL6200模塊自動完成,無需用戶參與;用戶不必單獨擁有固定的IP地址;傳輸格式有兩種:格式和透明傳輸;它有普通工作模式和省電工作模式;無需特殊驅動程序,直接連接各種組態軟件;支持基於總線的被動數據傳輸模式。
4系統結構和工作原理
4.1系統結構和功能
該系統由外部網絡和內部網絡組成。外部網絡由GPRS數據傳輸模塊和PC機組成,兩者之間可以通過TTL\RS232\RS485傳輸信息。上位機的電平接口是TTL。
內網由PC機和ZigBee無線數據通信模塊組成,通過串口連接。ZigBee網絡由協調器、路由器和終端設備組成。協調器和路由器稱為全功能設備FFD,終端設備稱為縮減功能設備RFD。由於系統的設備相對簡單,采用星型組網方式,以窗磁和門磁為終端設備,ZigBee無線模塊為協調器。該系統結構簡單,因此不需要路由器。如圖3所示。
(1)用戶通過外網GSM手機向GPRS數據傳輸模塊DL6200發送短信命令。收到命令後,DL6200解釋命令。解釋完後會發送到內網的ZigBee無線通信模塊CC2430,該模塊會將命令發送到相應的終端設備,終端設備收到命令後會采取相應的動作。
(2)終端設備收到命令後,會做出相應的動作後響應上層,通過CC2430模塊將上層需要的數據傳輸給上層設備。上位機接收終端設備的信息,通過DL6200以短信的形式發送到用戶手機上。
(3)有中斷響應時,如果家裏有小偷,則觸發報警裝置,終端裝置會第壹時間向用戶發送信息,表示報警。
4.2系統的硬件設計
DL6200不需要關心AT指令集。不需要關心TCP/IP協議和互聯網的知識,所有與網絡的信息交換都由DL6200模塊自動完成。直接連接各種組態軟件,無需特殊驅動。DL6200的這些特點使得硬件設計變得容易,它的RXD和TDX必須與ZigBee的RX和TX相連才能發送和接收數據。
4.3系統的軟件設計
系統軟件主要通過ZigBee網絡協議操作完成數據采集和數據收發,包括初始化、收發程序設計、報警信號監測、遙控指令處理和執行等。
系統的發送和接收采用乒乓發送功能。
5結論
ZigBee無線模塊具有低功耗、低成本的優點,在滿足人們對傳輸速率需求的情況下,將在不久的將來普及到每家每戶。另外,無線網絡的使用省去了重新裝修的負擔,ZigBee無線網絡可以隨時增加或減少其節點,對網絡具有自組織能力。因此,商品的經濟程度和技術的難易程度成為發展的必然條件。