ZigBee无线温湿度数据采集传输系统设计(7)
第四章 系统硬件模块设计：进一步完善了系统的硬件电路设计部分。介绍了TI公司的新一代SoC射频芯片CC2530的特点，紧接着对无线网络协调器和无线终端节点的模块电路和外围电路原理图进行了设计。
第五章 系统的软件设计：根据上章的硬件设计，设计了无线温湿度数据采集传输系统的软件，分别讲述了无线传感器节点、无线网络协调器节点以及上位机程序的开发环境和程序结构，完成本系统的软件开发。
第吹冰章 总结与展望。本章对全文的工作进行了总结，并对接下来的工作进行了分析和展望。
2 ZigBee技术简介
2.1 ZigBee简介
2.1.1 ZigBee名字的由来
ZigBee的命名主要是人类在对蜜蜂采蜜过程进行观察时想出的，蜜蜂是边跳舞边采蜜的，它们形成ZigZag的形状，以此来相互交流信息，以便获取和共享食物源的方向、距离、位置等信息。又因蜜蜂自身的体积较小，所需的能量也少，但是又能传送所采集的花粉，因此，人们用ZigBee技术来给代表具有低成本、较小体积、低能耗和低传输速率的无线通信技术。ZigBee中文译名通常为“智蜂”、“紫蜂”等。
2.1.2 什么是ZigBee？
ZigBee技术是一组基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术，也是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术或无线网络技术。
ZigBee是规定了一系列短距离无线网络的数据传输速率通信协议的标准，主要用于近距离无线连接。基于这一标准的设备工作在868MHz、915MHz、2.4GHz频带上。最大数据传输率250kbit/s。
2.1.3 ZigBee性能分析
(1) 低功耗：由于ZigBee传输速率低，通信距离较近，发射功率仅有1Mw；而且在不工作的时候，启用休眠模式，此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一，显然ZigBee设备非常省电。
(2) 成本低: ZigBee协议是免专利费的，并且ZigBee协议简单，对控制要求也不高。
(3) 低速率：ZigBee以20-250kbit/s的较低速率工作，在868MHz、915MHz、2.4GHz的工作频率下，分别提供250kbit/s、40kbit/s和20kbit/s的原始数据吞吐率。
(4) 近距离：传输的范围一般介于10-100m，在增加到1-3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间 通信的接力，传输距离将可以更远。
(5) 短延时：ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入到工作状态只需要15ms，节点连接并且进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较而言，蓝牙需要3-10s，Wi-Fi需要3s。
(6) 大规模的组网能力：ZigBee可以采用星形、树状和网状的结构，由一个主节点可以管理若干子节点，一个主节点最多可管理254个子节点；同时主节点还可以由上一层网络节点管理，最多可以组成有65000个节点的大网络。
(7) 高可靠性：ZigBee具有很高的可靠性，包括MAC应用层（APS部分）的应答重传功能、MAC层的CSMA机制使节点发送前先监听信道，可以祈起到开干扰的作用、当ZigBee网络受到外界干扰，从而无法正常工作时，整个网络可以动态的切换到另一个信道上继续工作。
2.1.4 ZigBee与其他无线通讯技术的比较
ZigBee无线技术相比于WIFI、蓝牙（Blue-tooth）、红外线数据通信（IrDA）、UWB的比较在1.3.4中已经详细比较。
2.2 ZigBee网络拓扑结构
ZigBee无线数据传输网络设备按照其功能不同可以分为两类：全功能设备（Full-Function Device，FFD）和精简功能设备（Reduced-Function Device，RFD）。FFD可以实现全部IEEE802.15.4的协议功能，一般在网络结构中拥有网络控制和管理功能。RFD仅能实现部分的IEEE802.15.4协议功能可以用于实现简单的控制功能，传输的数据量少，对传输资源和通信资源占用不多，在网络结构中一般用作为通信终端，如图2.1是一个基本的ZigBee网络[25,26]。
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