基于ZigBee技术的射频芯片CC2430
基于ZigBee技术的射频芯片CC2430
作者: 马永强发布日期:2006-03-31 21:07 查看数:0 出自:单片机与嵌入式系统应用
CC2430芯片介绍:(CC2430也是Chipcon公司SmartRF03 家族中的一个关键部分，基于Chipcon占主导地位的CC2420 ZigBee无线收发器其出货量已经超越1百万片。测量尺寸大约是1克拉钻石大小(7×7 mm)，CC2430表现出了相当清晰的设计结合了一颗强大的鲁棒射频，可编程的微控制器，闪存和IEEE802.15.4 ，ZigBee两个软体，所有都集成到一个易用并有效的一颗芯片上。CC2430 SoC家族包括3个不同产品CC2430-F32, CC2430-F64 and CC2430-F128。它们的区别在于内置闪存的容量不同，以及针对不同IEEE 802.14.5/Zigbee应用的成本优化）ZigBee技术介绍:(The ZigBee membership includes Philips, Honeywell and Invensys Metering Systems, and others and is responsible for defining and maintaining higher layers above the MAC. The alliance is also developing application profiles, certification programs, logos and a marketing strategy. Philips Semiconductors and other chip vendors plan to launch their first ZigBee products as early as 2003. ZigBee was formerly known as PURLnet, RF-Lite, Firefly, and HomeRF Lite.)
摘要：CC2430芯片是Chipcon公司生产的首款符合ZigBee技术的2.4 GHz射频系统单芯片。适用于各种ZigBee或类似ZigBee的无线网络节点，包括调谐器、路由器和终端设备。文中介绍CC2430芯片的主要特点和引脚功能，以及典型应用电路。
关键词：CC2430芯片射频芯片ZigBee
引言
ZigBee采用IEEE802.15.4标准，利用全球共用的公共频率2.4 GHz，应用于监视、控制网络时，其具有非常显著的低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远等优势，目前被视为替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。
CC2430芯片以强大的集成开发环境作为支持，内部线路的交互式调试以遵从IDE的IAR工业标准为支持，得到嵌入式机构很高的认可。它结合Chipcon公司全球先进的ZigBee协议栈、工具包和参考设计，展示了领先的ZigBee解决方案。其产品广泛应用于汽车、工控系统和无线感应网络等领域，同时也适用于ZigBee之外2.4 GHz频率的其他设备。
1 CC2430芯片的主要特点
CC2430芯片延用了以往CC2420芯片的架构，在单个芯片上整合了ZigBee 射频(RF)前端、内存和微控制器。它使用1个8位MCU（8051），具有128 KB可编程闪存和8 KB的RAM，还包含模拟数字转换器(ADC)、几个定时器（Timer）、AES128协同处理器、看门狗定时器（Watchdog timer）、32 kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(Power On Reset)、掉电检
测电路(Brown out detection)，以及21个可编程I/O引脚。
CC2430芯片采用0.18 μm CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为27 mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27 mA或25 mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。
CC2430芯片的主要特点如下：
◆高性能和低功耗的8051微控制器核。
◆集成符合IEEE802.15.4标准的2.4 GHz的RF无线电收发机。
◆优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性。
◆在休眠模式时仅0.9 μA的流耗，外部的中断或RTC能唤醒系统;在待机模式时少于0.6 μA 的流耗，外部的中断能唤醒系统。
◆硬件支持CSMA/CA功能。
◆较宽的电压范围（2.0～3.6 V）。
◆数字化的RSSI/LQI支持和强大的DMA功能。
◆具有电池监测和温度感测功能。
◆集成了14位模数转换的ADC。
◆集成AES安全协处理器。
◆带有2个强大的支持几组协议的USART，以及1个符合IEEE 802.15.4规范的MAC计时器，1个常规的16位计时器和2个8位计时器。
◆强大和灵活的开发工具。
2 CC2430芯片的引脚功能
CC2430芯片采用7 mm×7mm QLP封装,共有48个引脚。全部引脚可分为I/O端口线引脚、电源线引脚和控制线引脚三类。
2.1 I/O端口线引脚功能
CC2430有21个可编程的I/O口引脚，P0、P1口是完全的8位口，P2口只有5个可使用的位。通过软件设定一组SFR寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通常的I/O口或作为连接ADC、计时器或USART部件的外围设备I/O口使用。
I/O口有下面的关键特性：
◆可设置为通常的I/O口，也可设置为外围I/O口使用。
◆在输入时有上拉和下拉能力。
◆全部21个数字I/O口引脚都具有响应外部的中断能力。如果需要外部设备，可对I/O口引脚产生中断，同时外部的中断事件也能被用来唤醒休眠模式。
1～6脚（P1_2～P1_7）：具有4 mA输出驱动能力。
8，9脚（P1_0，P1_1）：具有20 mA的驱动能力。
11～18脚（P0_0 ～P0_7）：具有4 mA输出驱动能力。
43，44，45，46，48脚（P2_4，P2_3，P2_2，P2_1，P2_0）：具有4 mA输出驱动能力。
2.2 电源线引脚功能
7脚（DVDD）：为I/O提供2.0～3.6 V工作电压。
20脚（AVDD_SOC）：为模拟电路连接2.0～3.6 V的电压。
23脚（AVDD_RREG）：为模拟电路连接2.0～3.6 V的电压。
24脚（RREG_OUT）：为25，27～31，35～40引脚端口提供1.8 V的稳定电压。
25脚(A VDD_IF1 )：为接收器波段滤波器、模拟测试模块和VGA的第一部分电路提供1.8 V电压。
27脚（AVDD_CHP）：为环状滤波器的第一部分电路和充电泵提供1.8 V电压。
28脚（VCO_GUARD）：VCO屏蔽电路的报警连接端口。
29脚（AVDD_VCO）: 为VCO和PLL环滤波器最后部分电路提供1.8 V电压。
30脚（AVDD_PRE）: 为预定标器、Div 2和LO缓冲器提供1.8 V的电压。
31脚（AVDD_RF1）: 为LNA、前置偏置电路和PA提供1.8 V的电压。
33脚（TXRX_SWITCH）: 为PA提供调整电压。
35脚（AVDD_SW）: 为LNA/PA交换电路提供1.8 V电压。
36脚（AVDD_RF2）: 为接收和发射混频器提供1.8 V电压。
37脚（AVDD_IF2）: 为低通滤波器和VGA的最后部分电路提供1.8 V电压。
38脚（AVDD_ADC）: 为ADC和DAC的模拟电路部分提供1.8 V电压。
39脚（DVDD_ADC）: 为ADC的数字电路部分提供1.8 V电压。
40脚（AVDD_DGUARD）: 为隔离数字噪声电路连接电压。
41脚（AVDD_DREG）: 向电压调节器核心提供2.0～3.6 V电压。
42脚（DCOUPL）: 提供1.8 V的去耦电压，此电压不为外电路所使用。
47脚（DVDD）: 为I/O端口提供2.0～3.6 V的电压。
2.3 控制线引脚功能
10脚（RESET_N）: 复位引脚，低电平有效。
19脚（XOSC_Q2）: 32 MHz的晶振引脚2。
21脚（XOSC_Q1）: 32 MHz的晶振引脚1，或外部时钟输入引脚。
22脚（RBIAS1）: 为参考电流提供精确的偏置电阻。
26脚（RBIAS2）: 提供精确电阻，43 kΩ，±1%。
32脚（RF_P）: 在RX期间向LNA输入正向射频信号；在TX期间接收来自PA的输入正向射频信号。
34脚（RF_N）: 在RX期间向LNA输入负向射频信号；在TX期间接收来自PA的输入负向射频信号。
43脚(P2_4/XOSC_Q2): 32.768 kHz XOSC的2.3端口。
44脚(P2_4/XOSC_Q1): 32.768 kHz XOSC的2.4端口。
3 电路典型应用
3.1 硬件应用电路
CC2430芯片需要很少的外围部件配合就能实现信号的收发功能。图1为CC2430芯片的一种典型硬件应用电路。
电路使用一个非平衡天线,连接非平衡变压器可使天线性能更好。电路中的非平衡变压器由电容C341和电感L341、L321、L331以及一个PCB微波传输线组成，整个结构满足RF输入/输出匹配电阻(50 Ω)的要求。内部T/R交换电路完成LNA和PA之间的交换。R221和R261为偏置电阻，电阻R221主要用来为32 MHz的晶振提供一个合适的工作电流。用1个32 MHz的石英谐振器（XTAL1）和2个电容（C191和C211）构成一个32 MHz的晶振电路。用1个32.768 kHz的石英谐振器（XTAL2）和2个电容（C441和C431）构成一个32.768 kHz的晶振电路。电压调节器为所有要求1.8 V电压的引脚和内部电源供电，C241和C421电容是去耦合电容,用来电源滤波,以提高芯片工作的稳定性。
图1CC2430芯片的典型应用电路
图2DMA向Flash写程序流程
3.2 软件编程
由于篇幅限制,下面仅给出在32 MHz系统时钟下，用DMA向闪存内部写入程序的流程图和部分源代码。DMA向Flash写程序流程如图2所示。
MOV DPTR,#DMACFG ；为DMA通道结构设定一
；个带有地址的数据指针，
；开始写入DMA结构
MOV A,#SRC_HI ；源数据的高位地址
MOVX @DPTR ,A
INC DPTR
MOV A,#SRC_LO ；源数据的低位地址
MOVX @DPTR,A
INC DPTR
MOV A,#0DFh ；高位地址的定义
MOV X@DPTR,A
INC DPTR
MOV A,#0AFh ；低位地址的定义
MOVX @DPTR,A
INC DPTR
MOV A,#BLK_LEN ；数据的长度
MOVX @DPTR,A
INC DPTR
MOV A,#012h ；8位，单模式，Flash触发器使用
MOVX @DPTR,A
INC DPTR
MOV A,#042h ；屏蔽中断，DMA高通道优先
MOVX @DPTR,A
MOV DMA0CFGL,#DMACFG_LO ；为当前的DMA结
；构设置开始地址
MOV DMA0CFGH,#DMACFG_HI
MOV DMAARM,#01h ；设置DMA的0通道
MOV FADDRH,#00h ；设置闪存高位地址
MOV FADDRL,#01h ；设置闪存低位地址
MOV FWT,#2Ah ；设置闪存计时
MOV FCTL,#02h ；开始向闪存写程序
结语
目前，国内外嵌入式射频芯片中，CC2430芯片是性能最好、功能更强的一个。它结合了市场领先的Z StackTM ZigBeeTM协议软件和其他Chipcon公司的软件工具，为开发出无接口、紧凑、高性能和可靠的无线网络产品提供了便利。相信在未来几年，它的应用将会涉及到社会的更多领域。
参考文献
1 SmartRF CC2430 Peliminary(rev.1.01). 2005
2 王秀梅，刘乃安. 2.4 GHz射频芯片CC2420实现ZigBee无线通信设计,国外电子元器件，2005(7) 马永强、李静强：硕士生，主要研究方向为半导体新器件和新材料。
基于CC2430的无线温度检测终端的设计
作者：昆明理工大学理学院王玮樊则宾时间：2007-11-22 来源: 《电子工程师》浏览评论
引言
在现代工农业生产中，常常需要对环境温度进行检测。传统的方法往往费时、费力，效率低下，不便应用在对较大环境的温度检测中。
本文设计了一种基于无线射频技术的温度检测终端，它以RF(射频)芯片CC2430为核心，在温度传感器DS1822的配合下，能够高效地完成对环境温度的无线检测。
1 CC2430芯片概述
CC2430芯片为Chipcon公司生产的2.4 GHz射频系统单芯片，其结构框图如图1所示。
该单芯片上整合了ZigBee RF前端，内存，微控制器。其主要特点如下：高性能和低功耗的8051微控制器核；集成符合IEEE 802.15.4标准的2.4 GHz的RF无线电收发机；优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性；在休眠模式时仅0.9μA的流耗，外部的中断或RTC(实时时钟)唤醒系统，在待机模式时少于0.6μA的流耗，外部的中断能唤醒系统；硬件支持CSMA/CA(具有检测冲击的载波侦听多路接人)功能；较宽的电压范围(2.O V～3.6 V)；数字化的RSSI(接收信号强度指示)/LQI(链路质量指示)支持和强大的DMA(直接存储器存取)功能；具有电池监测和温度感测功能；集成了14位ADC(A/D转换器)；集成AES(高级加密标准)安全协处理器；带有2个强大的支持几组协议的USART(通用异步同步收发器)，以及1个符合IEEE 802.15.4规范的MAC(媒体访问控制)层计时器，1个常规的16位计时器和2个8位计时器；21个可编程的I/O引脚，P0、P1口是完全8位口，P2口只有5个可使用位，可以由软件设定一组SFR(专用寄存器)的位和字节，使这些引脚作为通常的I/O口或作为连接ADC、计时器、USART等部件的外围设备口使用。
2 DS1822结构特点与基本操作指令
DS1822是一种一线数字温度计，它用一根信号线来实现互连通信，其内部电路的核
心是一个直接数字输出的温度传感器。它可以将-55℃～125℃范围内的温度值按9位、10位、11位、12位的分辨率进行量化，其最高分辨率为0.625℃，工作电压范围为3.0 V～5.5 V。每一片DS1822都有一个唯一的且不可改写的ROM ID(标识码，即电子序列号)，在实际应用中可以通过指令方便地进行查询。
DS1822的主要操作指令如下：
a)Search ROM指令(代码为FOh)：用以读取在线的DS1822的序列号。
b)write Scratchpad指令(代码为4Eh)：将温度报警上、下限值分别写入DS1822便笺式存储器的TH与TL字节中。
c)Convert T指令(代码为44h)：启动DS1822进行温度A/D转换。
d)：Read Scratchpad指令(代码为BEh)：读取便笺式寄存器中的温度值。
3 终端硬件设计
CC2430芯片只需少量外围部件配合就能实现信号的收发功能。图2为该温度检测终端的硬件结构。
电路使用一个非平衡天线，连接非平衡变压器可使天线性能更好。电路中的非平衡变压器由电容C1和电感L1、L2、L3以及一个PCB(印制板)微波传输线组成，整个结构满足RF输入/输出匹配电阻(50 Ω)的要求。内部T/R交换电路完成LNA和PA之间的交换。R1和R2为偏置电阻，R1主要用来为32 MHz的晶振提供一个合适的工作电流。用1个32 MHz 的石英谐振器(XTAL1)和2个电容(C2和C3)构成一个32 MHz的晶振电路。用1个32.768 kHz的石英谐振器(XTA12)和2个电容(C4和C5)构成一个32.768kHz的晶振电路。电压调节器为所有要求1.8 V电压的引脚和内部电源供电，电容C6和C7是去耦电容，用来为电源滤波，以提高芯片工作的稳定性。温度传感器DS1822的数据输入／输出端DQ
接P0_0引脚，该引脚具有4 mA的输出驱动能力。
4 终端软件设计
软件部分需要解决的问题包括：温度及报警信号采集、ZigBee协议栈(z-Stack)、ZigBee通信等。
温度及报警信号的采集可由CC2430芯片内部的MCU完成。
ZigBee协议栈运行在一个OSAL(操作系统抽象层)操作系统上。该操作系统基于任务调度机制，通过对任务的事件触发来实现任务调度。每个任务都包含若干个事件，每个事件都对应一个事件号。当一个事件产生时，对应任务的事件就被设置为相应的事件号，这样，事件调度就会调用相应的任务处理程序。OSAL中的任务可以通过任务API将其添加到系统中，这样就可以实现多任务机制。OSAL任务调度流程如图3所示。
NextActive Task()是一个任务事件查询函数，返回任务的事件状态Active Task。软件设计时，可通过ActiveTask的值来决定是否需执行对应的任务函数
ActiveTask()。
ZigBee的通信或数据传输涉及到两种通信帧格式：KVP(关键值偶)帧格式、消息(Message)帧格式。在发送数据量较大时选择Message方式；当只需要发送1个字节或几个字节的命令或数据时，可以使用KVP格式，该格式是ZigBee协议定义好的一种通信方式，操作比较简单，调用相应的信息发送函数即可实现两点问的通信。该终端设计中采用后一种通信帧格式，在充分利用开发工具CC2430ZDK Pro内部现有的协议栈的情况下，可以方便地完成通信部分的软件开发工作。
5 终端工作原理
该终端系统设计中采用DMA向存储器内部写终端控制程序。正式使用时，终端控制程序被启动，终端首先完成其内部系统的初始化，即通信协议的初始化，各端口使能与初始化，
确认温度传感器连接完好，向DS1822中TH/TL位写入最高/最低温度门限，读取该温度传感器的身份标志码(该标志码亦代表该终端设备的身份)，并将该终端标志码传回管理中心，以示该终端处于就绪状态，并准备随时接受管理中心的启动指令。启动后，终端由自己内部的MCU(即CC2430内部的MCU)控制，定期向温度传感器DS1822发送温度转换指令，DS1822在完成温度转换后会自动将温度值和TH/TL寄存器中的触发门限相比较，如比较结果表明测量温度高于TH或低于TL中的门限值，则设置报警标志位。随后，MCU在读取温度值的同时也读取报警标志位，并将这些数据信号传回管理中心。这样，终端就完成了温度的检测与报警功能。
该终端也可随时接收来自管理中心的查询指令。
由于该类终端每一片都有自己唯一的身份标志码，所以，一个管理中心可以管理多个这样的终端，并能准确区分它们。利用多个此类终端可对较大环境的温度实现实时、无线、多点的检测。
6 结束语
本文设计的温度检测终端，其外围设备简单、功耗低，传输无线化，可以用在诸如温室、仓库等场合。
基于CC2430的串口无线模块的设计
1 引言
随着现代科技的飞速发展，无线通信技术成为人们日益关注的问题之一。在工业系统控制中。短距离无线通信技术应用也越来越广泛。水阻试验是内燃机车恒功率负载试验的主要方式之一，本文论述了在对内燃机车智能化水阻试验系统数据采集部分的改进中，将原来的有线数据采集改为无线数据采集传输方式的无线模块设计。
2 总体设计
无线模块的基本电路图如图1所示，主要由电源、复位电路、串口连接电路和无线收发电路组成。可实现串口数据的无线收发，即：发送数据时，RS-232串口数据经过MAX232将电平转换为TTL
电平，再通过CC2430无线发送。接收数据则是发送数据的逆过程，CC2430先接收到数据信号，然后经MAX232将TTL电平转换为RS-232的标准电平，再通过RS-232向上位机输入数据。
3 硬件设计
无线模块采用的无线收发器是CC2430。CC2430出自挪威Chipcon公司，是一款真正符合
IEEE802.15.4标准的片上ZigBee产品。CC2430采用Chipcon公司最新的SmartRF 03技术和
0.18μm CMOS工艺制造，采用7 mmx7 mm QLP48封装；除了包括RF收发器，还集成了加强型8051MCU、32／64／128 KB的Flash内存、8 KB的RAM、ADC、DMA、看门狗等。CC2430工作在2.4GHz频段，采用低电压(2.0 V～3.6V)供电且功耗很低(接收数据时为27mA，发送数据时为25 mA)、灵敏度高(-97 dBm)、最大输出为24 dBm、最大传送速率为250 kb／s。
CC2430的外围元件数目很少，它使用一个非平衡天线，连接非平衡变压器使天线性能更好。电路中的非平衡变压器由电容C12和电感L1、L2、L3以及一个PCB微波传输线组成．整个结构满足RF输入／输出匹配电阻(50Ω)的要求。内部T／R交换电路完成LNA和PA之间的交换。R4、R5为偏置电阻，其中R4主要用于为32 MHz的晶体振荡器提供合适的工作电流。用一只32 MHz石英谐振器和两只电容(C13、C14)构成32 MHz晶体振荡器电路。电压稳压器为所有1.8 V电压的引脚和内部电源供电，C11、C15是去耦电容，用于电源滤波。
由于CC2430具有低功耗的特性，因此，选用两节干电池为模块供电。另外还选用了AH805升压稳压器，可将3 V电压升高至5 V，此故电源部分可提供3 V和5 V两种电压，其中3 V电压为CC2430供电，5 V电压为MAX232和复位电路供电。
复位电路采用典型的RC复位方式，它具有上电复位和手动两种复位功能，且低电平有效。值得注意的是，为了使系统达到有效复位，应使RESET-N端保持10 ms的低电平。当复位结束后立即对该器件进行初始化时，很容易发生错误。所以，进入0000H地址后，应首先执行l ms～10 ms 的软件延时，然后再进行初始化。
由于模块采用RS232与上位机相连，因此，需要用MAX232将RS232电平转换为TTL电平。
4 程序设计
无线模块的设计包括硬件连接及CC2430软件设计。编写软件程序首先要弄清楚数据在模块中的传输路径及其过程，如图2所示。
发送数据时，数据通过串口USART进入CC2430的DATA内存区。对水阻试验台来说，DATA内存区的高128字节能够满足存储容量的要求，因此将数据存放在DATA内存区的高128字节中。为了提高数据的传输速度，使用DMA传输方式将内存区中的数据传送到Radio的先进先出缓存器。TXFIFO中。数据进入Radio后，经过一系列的硬件处理，最后通过天线向发射无线信号。
接收数据是发送数据的逆过程。Radio从天线接收到无线信号，通过一系列的硬件处理，将信号转换为数据，存放在RXFIFO中，再通过DMA方式送入DATA内存区的低128字节中，再通过USART 串口将接收到的数据送出。
不难看出，整个数据传输过程大部分都是在CC2430内部完成。这得益于CC2430具有极高的集成度，是一款片上系统，能够提供较高的系统稳定性和可靠性。CC2430包括了较多的自定义SFR 寄存器，如何使用好这些SFR寄存器较为关键。例如在对USART的控制操作中，CC2430内部集成的USART的控制寄存器和状态寄存器分别是UxUCR和UxCSR(其中x可取值为0和1，表示CC2430集成的两个USART中的一个)。UxCSR状态字格式和UxUCR控制字格式如表l所示。用这两个寄存器可完成USART的基本设置，如：
值得注意的是，CC2430串口波特率的设置与一般8051不同，因为其内部集成了一个波特率发生器，因此，不需要使用定时器而只需设置相关的SFR寄存器UxBAUD.BAUD_M[7：0]和UxGCR.BAUD[4：0]，便可得到系统要求的波特率，其关系式如下：
其中，F为系统时钟频率。若F为32 MHz，执行下列语句，得到9600 b／s的串口波特率：
实际上对USART的操作还包含对其所连接的I／O口的设置。设置I／O应与硬件密切结合，如：
同样，对DMA和Radio的操作也有这样功能全面的SFR寄存器。对CC2430进行程序设计，其实就是对其SRF寄存器的认识和运用过程，篇幅所限这里不一一赘述。
5 系统抗干扰
由于系统所处环境有较强的电磁场干扰，因此需要进行电磁屏蔽。具体方法为：将模块置于一个铝质外壳中，外壳通过RS232接口与上位机外壳连接，实现接地。铝质外壳相当于一个空心的导体，置于电场中，电力线终止于导体表面，从而有屏蔽电场的作用。铝质外壳也相当于一个屏蔽罩，在高频磁场的作用下产生涡流，而涡流的磁场与原磁场方向相反，从而可屏蔽高频磁场。
6 结束语
本文所提及的无线模块虽然是针对水阻试验系统中的数据采集部分进行改造的，但是由于与上位机的连接采用RS232，所以此无线模块也可应用于一般的带RS232串口的数据采集系统。
射频芯片CC2430的ZigBee无线传感器网络设计
作者: 刘雅举,蔡振江,张莉,李东明,赵秋霞发布时间：2008-08-15 09:55:25 来源: 微计算机信息
关键词: 无线传感器网络
基于射频芯片CC2430的ZigBee无线传感器网络节点的设计
一、引言
ZigBee[2]是一种基于IEEE802.15.4规范的无线技术。它具有在802.15.4规范上创建的安全和应用层接口、工作于免授权的2.4GHz频段、以年计算的超低电池寿命、极大可伸缩的网络和星型网络拓扑（每个主设备可支持4万多个节点）等诸多优点，在国防军事、工业控制、消费性电子设备等领域有很大的发展空间[3]。
RF CC2430芯片[4]以强大的集成开发环境作为支持，内部线路的交互式调试以遵从IDE的IAR工业标准为支持，得到嵌人式机构很高的认可。它结合Chipcon公司全球先进的ZigBee协议栈、工具包和参考设计，展示了领先的ZigBee解决方案。其产品广泛应用于汽车、工控系统和无线传感器网络等领域，同时也适用于ZigBee之外2. 4GHz 频率的其他设备。
二、硬件设计
1、芯片无线收发模块内部结构
CC2430芯片的内部结构如图1所示。天线接收的射频信号经过低噪声放大器和I/Q 下变频处理后，中频信号只有2MHz，此混合I/Q信号经过滤波、放大、AD变换、自动增益控制、数字解调和解扩，最终恢复出传输的正确数据。
图1 CC2430芯片内部结构
发射机部分基于直接上变频。要发送的数据先被送入128字节的发送缓存器中，头帧和起始帧是通过硬件自动产生的。根据TEEE 802.15.4标准，所要发送的数据流的每4个比特被32码片的扩频序列扩频后送到DA变换器。然后，经过低通滤波和上变频的混频后的射频信号最终被调制到2.4GHz，并经过放大后经发射天线发射出去。
2、系统硬件设计
传感器节点一般由数据采集单元、数据处理单元和数据传输单元以及电源管理单元等模块组成[5]。节点硬件结构由图2所示。微处理器ATmega128通过SPI总线和一些离散控制信号与RF收发芯片CC2430进行通信。
图2 传感器网络节点组成框图
CC2430外围电路如图3所示。CC2430内部使用1.8V工作电压，适合于电池供电的设备，外部数字I/O接口使用3.3V电压，这样可以保持和3.3V逻辑器件的兼容型。它在片上集成了一个自流稳压器，能够把3.3V电压转化成1.8V电压。这样对于只有3.3 V电源的设备，不需要额外的电压转换电路就能正常工作。
图3 CC2430芯片外围电路
CC2430射频信号的收发采用差分方式进行传输，其最佳差分负载是，阻抗匹配电路应该根据这个数值进行调整。如果使用单端天线则需要使用平衡/非平衡阻抗转换电路(BALLUN，巴伦电路)，以达到最佳收发效果。
CC2430需要有16MHz的参考时钟用于250kbps数据的收发。这个参考时钟可以来自外部时钟源，也可以使用内部晶体振荡器产生。如果使用外部时钟，直接从XOSC16-Q1
引脚引入，XOSC16-Q2保持悬空；如果使用内部晶体振荡器，晶体接在XOSC16-Q1和XOSC16_Q2引脚之间。CC2430要求时钟源的精度应该在以内。
三、软件设计
按照硬件电路设计，系统软件编程的基本思路[6]是：先对SPI端口、CC2430控制端口初始化；使能SPI端口、UART端口和ADC；对CC2430芯片初始化；开启接收机后，就可以运行任务程序，实现接收或发送数据。发送和接收程序流程图如图4和图5所示。
图4 发送程序流程图
图5 接收程序流程图
无线通信协议是软件中的一个重要问题，因为它自接关系到节点的性能。因此，在链路层，设计了一个简化的CSMA/CA协议，即任何节点在发送之前必须进行一段随机时间的侦听，在确认目前没有别的节点在进行数据传输时才进行数据发送，收发双方通过三次握手来交换数据。在系统空闲时，关闭侦听功能，以尽可能降低功耗。当然，这种协议存在着隐含节点以及侦听时的功耗损失等问题，但在一定的节点数量范围内还是很有效的。在网络层协议上，采用了简化的IPv6路由协议[7]，之所以采用IPv6，是考虑到IPv6的巨大的地址空间、邻居发现功能、安全性好等优良特性。
四、结束语
Smart RF CC2430是一款符合ZigBee技术的高集成度商业用射频收发器件，其MAC 层和PHY层协议符合802.15.4规范，工作于免授权的2. 4GHz频段。利用此芯片开发的无线传感器网络节点成本低、功耗小，适用于电池长期供电。具有硬件加密、安全可靠、组网灵活、抗毁性强等特点，为无线传感网络的广泛应用提供了理想的解决方案。
2020年Zigbee协议栈中文说明免费
1.概述 1.1解析ZigBee堆栈架构 ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC和PHY层。ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。图1-1给出了这些组件的概况。 1.1.1ZigBee堆栈层 每个ZigBee设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。公共模板可以确保不同供应商的设备在相同应用领域中的互操作性。 设备是由模板定义的，并以应用对象(Application Objects)的形式实现(见图1-1)。每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件。 图1-1 zigbe堆栈框架 从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接(例如，一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行通信，目的是将这些灯点亮)。 端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器，在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。图1-1-2就是设备及其接口的一个例子：
图1-1-2 每个接口都能接收(用于输入)或发送(用于输出)簇格式的数据。一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。应用程序可以通过端点0与ZigBee 堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为ZigBee设备对象 (ZD0)。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留端点。 所有端点都使用应用支持子层(APS)提供的服务。APS通过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带灯的开关。APS使用网络层(NWK)提供的服务。NWK负责设备到设备的通信，并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以通过ZigBee设备对象(ZD0)对网络层参数进行配置和访问。 1.1.2 80 2.15.4 MAC层 IEEE 802.15.4标准为低速率无线个人域网(LR-WPAN)定义了OSI模型开始的两层。PHY层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于2450MHz波段和868/915MHz 波段。2450MHz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868 /915MHz波段中，868MHz支持1个数据速率为20kbps的信道，915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网络的同步，支持关联和去关联以及MAC 层安全：它能提供二个设备之间的可靠链接。 1.1.3 关于服务接入点 ZigBee堆栈的不同层与802.15.4 MAC通过服务接入点(SAP)进行通信。SAP是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。 ZigBee堆栈的大多数层有两个接口：数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。 1.1.4 ZigBee的安全性 安全机制由安全服务提供层提供。然而值得注意的是，系统的整体安全性是在模板级定义的，这意味着模板应该定义某一特定网络中应该实现何种类型的安全。 每一层(MAC、网络或应用层)都能被保护，为了降低存储要求，它们可以分享安全钥匙。SSP是通过ZD0进行初始化和配置的，要求实现高级加密标准(AES)。ZigBee规范定义了信任中心的用
Zigbee芯片资料集合
一、ZigBee定义 ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称（又称紫蜂协议）来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。 其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。 中文名紫蜂协议 外文名ZigBee 标准IEEE802.15.4 全球频段2.4GHz（全球使用） 欧洲频段868MHz 北美频段915MHz ZigBee作为一种短距离无线通信技术，由于其网络可以便捷的为用户提供无线数据传输功能，因此在物联网领域具有非常强的可应用性。 二、ZigBee特性 ①低能耗。在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个 月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较。蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。 TI公司和德国的Micropelt公司共同推出新能源的ZigBee节点。该节点采用Micropelt公司的热电发电机给TI公司的ZigBee提供电源。
②低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10)，降低了对通信控制器的要求， 按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且ZigBee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2美元。 ③低速率。ZigBee工作在20～250kbps的速率，分别提供250 kbps(2.4GHz)、 40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。 ④近距离。传输范围一般介于10～100m之间，在增加发射功率后，亦可增加到 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短时延。ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点 连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3～10s、WiFi 需要 3 s。 ⑥高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子 节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000 个节点的大网。 ⑦高安全。ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用访问控制清单 (Access Control List, ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。 ⑧免执照频段。使用工业科学医疗(ISM)频段，915MHz(美国), 868MHz(欧洲), 2. 4GHz(全球) 。 三、应用及前景： 随着国内经济的高速发展，城市的规模在不断扩大，尤其是各种交通工具的增长更
ZIGBEE无线定位技术
ZIGBEE无线定位技术 大多数无线传感器网络都要求具备一种确定网络节点位置的方法。因此在设备安装期间，需要弄清楚哪些节点相互之间直接进行数据交换，或者确定哪些节点直接与中央数据采集点进行数据交换。 当通过基于软件的计算方法来确定网络节点位置时，就需要考虑到市场化解决方案(market solution)。这些具体的计算方法是：节点首先读取计算节点位置的参数，然后将相关信息传送到中央数据采集点，对节点位置进行计算，最后，再将节点位置的相关参数传回至该节点。这就是典型的数据密集型计算，并且需要配置一台PC 或高性能的MCU。 这种计算节点位置的方法之所以只适用于小型的网络和有 限的节点数量，是因为进行相关计算所需的流量将随着节点数量的增加而呈指数级速度增加。因此，高流量负载加上带宽的不足限制了这种方法在电池供电网络中的应用。 针对上述问题，CC2431 采用了一种分布式定位计算方法。这种计算方法根据从距离最近的参考节点(其位置是已知的)接收到的信息，对节点进行本地计算，确定相关节点的位置。因此，网络流量的多少将由待测节点范围中节点的数量决定。另外，由于网络流量会随着待测节点数量的增加而成比例递增，因此，C C2431 还允许同一网络中存在大量的待测节点。 本文所提供的结果是根据对ZigBee 网络的测量得出的，然
而，这些测量结果同样适用于基于IEEE 802.15.4协议构建的更简单的网络。 定位引擎技术 定位引擎根据无线网络中临近射频的接收信号强度指示(R SSI)，计算所需定位的位置。在不同的环境中，两个射频之间的RSSI 信号会发生明显的变化。例如，当两个射频之间有一位行人时，接收信号将会降低30dBm。为了补偿这种差异，以及出于对定位结果精确性的考虑，定位引擎将根据来自多达16 个射频的RSSI 值，进行相关的定位计算。其依据的理论是：当采用大量的节点后，RSSI 的变化最终将达到平均值。 在RF 网络中，具有已知位置的定位引擎射频称为参考节点，而需要计算定位位置的节点称为待测节点。 要求在参考节点和待测节点之间传输的唯一信息就是参考节点的X 和Y 坐标。定位引擎根据接收到的X 和Y 坐标，并结合根据参考节点的数据测量得出的RSSI 值，计算定位位置。 将定位技术纳入网络协议 一些采用定位引擎的应用可能要求放置若干个参考节点，以作为基础设施设置不可或缺的一部分。ZigBee 技术能够实现对家庭、办公以及工业等应用的无线控制。随着ZigBee 设备在楼宇基础设施中的安装数量不断增多，ZigBee 将会在家庭和办公自动化方面拥有更为广阔的应用前景。
433 315 Zigbee介绍
433/315/Zigbee介绍 315MHZ和433MHZ是我们国家的免申请的发射接收频率，433兆是数据传输领域的老产品，用来做数据传输存在巨大隐患：433兆系统，它的致命弱点是系统安全保密性差，很容易被攻击，被破译；通信技术落后，通信不可靠，系统不稳定；频道非常拥挤，环境干扰特别大，对讲机，车载通信设备，业余通信设备等，都集中在这里，因而环境干扰非常大；短期使用可能看不出，长期使用必然显现；另外功耗大，发射机和天线体积庞大，有厂商将其引入智能家居系统，但由于其抗干扰能力弱，组网不便，可靠性一般，在智能家居中的应用效果差强人意。 ZigBee是一种短距离、架构简单、低消耗功率与低传输速率之无线通讯技术，其传输距离约为数十公尺，使用频段为免费的 2.4GHz与900MHz频段，传输速率为20K至250Kbps，网络架构具备Master/Slave 属性，并可达到双向通信功用。 ZigBee具有下列之特性 (1)省电：ZigBee传输速率低，使其传输资料量亦少，所以讯号的收发时间短，其次在非工作模式时，ZigBee处于睡眠模式，而在工作与睡眠模式之间的转
换时间，一般睡眠激活时间只有15ms，而设备搜索时间为30ms。透过上述方式，使得ZigBee十分省电，透过电池则可支持ZigBee长达6个月到2年左右的使用时间。 (2)可靠度高：ZigBee之MAC层采用talk-when-ready 之碰撞避免机制，此机制为当有资料传送需求时则立即传送，每个发送的资料封包都由接收方确认收到，并进行确认讯息回复，若没有得到确认讯息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，以此方式大幅提高系统信息传输之可靠度。 (3)高度扩充性：一个ZigBee的网络最多包括有255个ZigBee网络节点，其中一个是Master设备，其余则是Slave设备。若是透过Network Coordinator则整体网络最多可达到6500个ZigBee网络节点，再加上各个Network Coordinator可互相连接，整体ZigBee网络节点数目将十分可观。
cc530芯片介绍
CC2530芯片资料 CC2530是专门针对IEEE 802.15.4和Zigbee应用的单芯片解决方案，经济且低功耗。 CC2530有四种不同的版本：CC2530-F32 / 64 / 128 / 256。分别带有32 / 64 / 128 / 256 KB的闪存空间；它整合了全集成的高效射频收发机及业界标准的增强型8051微控制器，8 KB的RAM和其他强大的支持功能和外设。 主要特点： ●高达256kB的闪存和20kB的擦除周期，以支持无线更新和大型应用程序 ●8kB RAM用于更为复杂的应用和Zigbee应用 ●可编程输出功率达+4dBm ●在掉电模式下，只有睡眠定时器运行时，仅有不到1uA的电流损耗 ●具有强大的地址识别和数据包处理引擎 利益： ●支持Zigbee / Zigbee PRO , Zigbee RF4CE, 6LoWPAN, WirelessHART 及其他所 有基于802.15.4标准的解决方案； ●卓越的接收机灵敏度和可编程输出功率； ●在接收、发射和多种低功耗的模式下具有极低的电流消耗，能保证较长的电池使用 时间； ●一流的选择和阻断性能（50-dB ACR） 应用： ●智能能源/自动化仪表读取 ●远程控制 ●居家及楼宇自动化 ●消费类电子产品 ●工业控制及监测 ●低功耗无线传感器网络 CC2530芯片参数特性： 可最大化通信范围的101dBm链路预算（101dBm link budget） 可最小化干扰源影响的业界一流的选择性（Best in class selectivity） 可最大化电池供电器件使用寿命的灵活低功耗模式（Flexible low-power modes） 功能强大的5通道DMA引擎（Powerful 5-channel DMA engine） 用于远程控制应用的IR生成电路(IR generation circuitry) 高达256K的闪存（Up to 256k Flash） CC2530开发套件 通过深圳市无线龙科技有限公司的CC2530-PK的开发系统，让您充分了解、熟悉和
基于ZigBee技术的RFID空间定位系统
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2009)09-0102-04 基于ZigBee技术的RFID空间定位系统 房淑芬 (辽宁省铁岭师范高等专科学校,铁岭112001) 摘 要:通过ZigBee mote与RFID reader结合的方式应用随机数定位算法展示了一种低能耗的基于Zigbee技术的R FID空间定位系统,使得对佩带了Zigbee mote的人可以实时进行定位。在本系统中,通过使用基于取样的表示方法,定位算法能够表示任意分布。通过将系统实现的算法与算法原型比较,可以发现在Non-Line-Of-Sight(NLOS)场景下,本算法的定位错误(positioning er-r ors)有明显改进。 关键词:RFI D;ZigBee;空间定位算法 RFID space location system based on ZigBee technology FANG Shu-fen (Tieling Normal C ollege of Liaoning Province,Tieling112001,China) Abstract:This paper presented a low energy cost RFID space location system based on Zigbee technology by using the combination of ZigB ee mote and R FID reader,and random sa mpling algorithm,by which a person holding an Zigbee mote can be located in real time.In this system,by using the representation based on random sa mpling,the location algorithm can represent ar bitrar y distribution.According to the comparison of the algorithm implemented in this system and the prototype algorithm,we it is concluded that the location err ors in this algorithm have been distinctly impr oved under the scenario of Non-Line-Of-Sight(NL OS). Key words:RFID;ZigBee;space location algorithm 0 引言 移动计算设备、无线技术和Inter net的飞速发展,促使人们对位置感知的服务系统越来越感兴趣。在许多应用中,都需要知道一个物体的确切位置。其中,GPS[1]是最著名,也是应用最广泛的定位系统,它被用来对户外移动的物体进行定位。对于室内的定位机制,有红外线[2]、超声波[3]、RFID[4]等等。 上面介绍了三种基于网络的定位机制。它们的共同点是采用固定的接收装置来接收佩带在人或物体上的发射装置发出的信息并将这些信息通过有线网络转发到控制中心。这些机制经常在一些跟踪系统中被采用。 红外线机制为每一个物体附带一个标签,这些标签周期性地通过红外线发射器发射自己的唯一的ID,固定的接收装置接收这些信息并通过有线网络将这些信息传到控制中心,通过这种方式来实现对室内物体的识别、定位。但是,这种机制存在两个缺点,首先它要求发射装置跟接收装置之间的光线不能被阻隔,另外,它要求在一个建筑内布置一个有线的网络以进行数据的传输。 超声波机制与红外线机制的区别就是把红外线换成了超声波。但是,由于目前超声波装置结构比较复杂,使得它的成本过高,目前还很难让大多数用户接受。RFID定位的典型系统是LANDMARC(Location identification based on dynamic active RFID calibra-tion)[4],它使用tags和r eaders来实现定位。这一系统的精确度随着所部署的tag的密度的增加而增加。但是部署太多的ta g是不实际的。 收稿日期:2009-02-10 作者简介:房淑芬(1965-),女,副教授,本科,研究方向为电子测量技术。 — 102 —
基于Zigbee无线定位技术研究毕业论文
基于ZigBee的无线定位技术研究 摘要： 随着现代通信技术和无线网络的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室环境，但是受定位时间、定位精度以及复杂室环境等条件的限制，比较完善的封闭空间定位技术目前还无法很好地利用。本文的重点就在于设计并实现了一种低成本、实用的无线传感器定位系统。 本论文主要研究了基于ZigBee网络的室无线定位技术，它包括硬件平台、节点通信程序和上位机监测软件三部分。本文详细介绍了三部分的实现。其中，硬件平台以集成了射频与51微控制器的CC2430芯片为核心，该平台包括射频模块、辅助电路、功能指示电路等。 论文最后对定位系统进行了实际测试。测试表明:本系统达到了设计要求，是一个低成本、易实现的系统。 关键词：ZigBee 无线定位CC2430 Z-STACK
The Research Wireless localization Based on ZigBee Teacher：liu zhi (Changchun university of science and technology of electronic information engineering institute,060412225 wang meng) Abstract： With the rapid development of modern communication technology and wireless network,people's demand for positioning and navigation is increasing. Especially in complex indoor environments, but as the limitation of positioning time, positioning accuracy as well as the complexity of the indoor environment conditions, well-positioning technology is still unable to be used in an encloseure space. The combination of ZigBee technology and localization is one of the key researches. This paper, aiming at ZigBee network, investigates the indoor wireless location techniques and implements a real-time localization system. This paper achieves a localization system. three parts are included. They are hardware platform, communication program of nodes and PC monitor software. The achievement of every part is clear introduced in this paper. The core of hardware platform is CC2430 which is integrated by RF and 51 MCU, the localization nodes are designed and made. It includes RF module, auxiliary module and function indication circuits. In the end, practical test is implemented. This system is confirmed to be a
Zigbee技术主流芯片比较 2概况
Zigbee技术主流芯片调研 1、Zigbee芯片调研 当今市场已有大量集成Zigbee协议和射频电路的芯片。以下是市场上主流的生成Zigbee的公司及其生产的典型Zigbee芯片。 公司TI FREESCALE ATMEL Nordic 芯片CC2530 MC1321 AT86RF230 nRF24E1/nRF9E5 MCU内核8051 HCS08 无（通过SPI接口由外 接MCU连接） 8051 通过在淘宝上的调查，TI公司的CC2530和FREESCALE的MC1321用户量比较大，有大量的公司提供基于这两款芯片的Zigbee模块，使用这些模块可以减少大量的硬件调试工作，而较容易的实现我们所需的传输功能。以下就这两类主流芯片进行详细介绍。 1.1 CC2530调研 CC2530是市场最主流的Zigbee芯片，TI公司推出的ZIGBEE网络处理器，将复杂的ZIGBEE网络协议栈，处理成了简单的用户接口命令，用户只要使用任何简单的单片机（微控制器），就可以容易的实现对ZIGBEE网络的控制；TI推出这个芯片的目的，就是希望ZIGBEE容易被使用。CC2530是TI公司推出的最新一代ZigBee标准芯片，适用于2.4GHz、IEEE802.15.4、ZigBee和 RF4CE应用。 CC2530包括了极好性能的一流RF收发器，工业标准增强性8051MCU，系统中可编程的闪存，8KB RAM以及许多其它功能强大的特性，可广泛应用在2.4-GHzIEEE802.15.4系统，RF4CE遥控制系统，ZigBee系统，家庭/建筑物自动化，照明系统，工业控制和监视，低功耗无线传感器网络，消费类电子和卫生保健。主要参数如下：
Zigbee市场分析
WiFi入侵无线传感网络，完胜Zigbee？ Wi-Fi正在吹响全面取代其他无线通信协议的战斗号角，而Intel无疑则是这场战役的大后方。2006年9月从Intel分拆出来的初创公司GainSpan声称，他们已经拥有了在无线传感器网络(WSN)领域战胜Zigbee的技术方案。GainSpan总裁兼首席执行官Vijay Parmar不久前在上海接受采访时表示，采用这家公司的WSN解决方案，不仅能够享受到成熟的Wi-Fi技术带来的各种好处，还能确保在单节AA电池下维持长达5～10年的电池寿命。 Parmar此行的中国之行除了拜访已有的客户，还包括首次在中国大陆举行的小型记者见面会，意在为其已经拉开帷幕的中国业务造势。据介绍，这款在台积电采用0.18微米工艺制造的SoC芯片采用ARM7内核，可以支持IEEE 802.11b/g，并提供了802.11i、AES编码、EAP-FAST三种方式来保证数据和信息安全。另外，根据信号强弱与到达时间(TDOA)大小，还能够提供精确的定位功能。芯片外形尺寸为10mmx10mm。目前，该公司正在积极构建同大学和政府机构的合作关系，并已经同Metatech签署了分销协议。Parmar表示，他计划利用6个月时间在中国大陆建立代表处，北京、上海、深圳将是候选城市。“未来几个月内，我们将致力于提升公司在中国市场的认知度。” Intel不仅是GainSpan的孕育者，还先后在两轮融资中给了这家新兴公司巨大的财力支持。2006年9月，由于同母公司的主营业务相关度并不是非常大，当时尚属Intel新业务规划小组的一个WSN 技术开发团队被决定从Intel拆分出来，成立名为GainSpan的初创公司，专注于将Wi-Fi技术应用于工业领域的WSN网络。Intel Capital、New V enture Partners LLC、OVP Venture Partners、Sigma Partners 等四家投资公司为其提供了总额150万美金的启动资金。 2007年11月，Intel再次联合其他三家公司、并将设在加州Menlo Park市的另外一家风险投资公司Opus Capital拉了进来，对GainSpan进行了第二轮投资。此轮投资金额一跃提高到了2000万美金。 将Wi-Fi用于WSN网络，确实是个不错的主意。因为它能够享受到正在被大规模部署的Wi-Fi 网络所带来的成熟的技术、各种层出不穷的Wi-Fi设备、既有的网络设施、架构支持、丰富的网络知识，另外还有快速安装和减少了学习周期和与其他协议互操作而带来的各种麻烦，加快开发周期。 然而，将Wi-Fi用于WSN却又不是一件容易的事情。因为在这种应用中，最先需要解决的就是功耗问题——幸运的是，GainSpan已经将其轻松搞定。虽然没有透露更多的技术细节，但是Parmar 表示，有效的激活/待机状态转换以及系统的电源管理是完成这一指标的关键所在。“我们的方案可以实现一节AA电池工作5～10年的寿命，我们是唯一能够做到这一点的公司。”Parmar的自豪溢于言表。 在2006年带队成立GainSpan之前，Parmar曾在Intel公司工作4年左右。稍早的工作经历是在VxTel(一家VoIP解决方案供应商)担任市场部副总裁，后者与2001年被Intel收购。而更早些时候，他供职于AMD公司，曾经担任AMD亚太地区微处理器方面的区域市场总经理一职。这令他对中国市场相当熟悉。
ZigBee上游芯片厂商分析
ZigBee上游芯片厂商分析 ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。由于其低功耗；低成本；低复杂度，低速率和组网能力强而成为备受关注的一种通信方式。群所周知，任何一项通信技术及其所属于产业的发展离不开其核心芯片支持，核心芯片的工艺，性能，价格成本决定了所属产业的发展前景，ZigBee作为一项新兴的通信技术，上游芯片厂商在其指引整个ZigBee产业发展方面扮演了非常重要的角色。本文就此来分析下现今市场上ZigBee的主要芯片供应厂商。目前市场上ZigBee芯片提供商有：TI（Chipcon）；Freescale；Ember;Jennic；Atmel；Integration；NEC；OkI；Renesas;等9家。其中TI；Frescale；Ember；Jennic是市场上主导的供应厂商，这四大厂商基本上垄断了整个90%的市场份额。四大巨头势力都比较均衡，Jennic之前在整体实力和名气上可能稍有欠缺，但自从被NXP收购后，至少在行业影响力方面可以和其它三家的竞争对手平分秋色了。在技术应用方面，四大芯片厂商可以提供“ZigBeeRF+MCU”；“ZigBee协议栈芯片+外挂芯片”；“单SOC”等三种应用方案。这三种方案也是目前ZigBee产业芯片应用的主要应用方式。在“ZigBeeRF+MCU”方案中，“ZigBeeRF”是一款针对ZigBee协议及专有无线协议的2.4GHzIEEE802.15.4收发器，该序列的芯片集成度都比较高，仅需要极少的电子元器件便可搭建完整的ZigBee协议底层硬件平台，由于该类芯片只是一个符合物理层标准的芯片，它只负责调制解调无线通讯信号，所以必须结合单片机才能完成对数据的接收发送和协议的实现。一般通过SPI和外接的MCU来通讯，由外接的MCU来运行处理ZigBee协议规范里上层应用。TI的cc2420;Frescale的MC13XX;都是此类应用芯片。“ZigBee协议栈芯片+外挂芯片”，在该类应用中，“ZiBee协议栈芯片”都是一款集成了2.4G无线射频收发和微处理器功能的专用芯片，用户可以让该款芯片来处理运行ZigBee 协议栈和应用代码，但由于受片上Memory/处理器能力资源的限制，用户需额外配置一个存储芯片/MCU来完善整体的应用性能。Jennic的芯片多基于协议栈+外挂EEPROM的应用，而EMBER260序列是后者的典型应用。“单SOC”是随着半导体工艺发展而衍生的产物，也是当前最主要的一直应用方式，所谓“单SOC”是指把ZigBee射频和单片机以及Flash存储三部分集成在了一颗IC上所谓芯片，可以给用户PCB空间进一步缩小，降低了用户的硬件设计。这类芯片典型的有TI公司的CC2430;FrescaleMC1321x；Ember公司的EM250等。芯片只是实现功能的硬件“载体”，要达到完美的应用，都需要软件协议栈的强大支撑，以上所述的四大巨头都可以提供基于自家芯片的ZigBee协议栈，这其中像TI还是免费提供的。只有提供了基于自家芯片的ZigBee协议栈，开发者才能根据单片机的结构和寄存器的设置并参照协议中物理层部分和网络层部分的ZigBee协议自己去开发各自AP应用代码。如果芯片巨头没有自己的核心协议栈，别家的协议栈底层关于芯片寄存器地址部分的设置可能有所差异，这家给开发者的应用带来严重的阻碍，进而影响了其芯片的市场应用和市场份额。具体针对国内市场，由于整个ZigBee产业在国内相比于欧美市场有比较明显的差距，缺少上规模和有实质用量的应用，更多的还是停留在关注和学习阶段。因此这四大巨头在国内市场份额就体现出了一定的差异。从熟知度来说，应该是TI 序列的芯片名气是最大的，国内不少高校；研究所都是基于TI序列的芯片来研究学习ZigBee 的，很多ZigBee开发板；开发套件也都是基于TI芯片的，这可能与TI公司是最先免费提供自己ZigBee协议栈有一定的关系，降低了国内用户学习ZigBee技术的成本门槛。而像Frescale;Ember等公司由于一直还没有免费公布自己的ZigBee协议栈，其开发套件成本都在几W人民币，过高的学习费用门槛，导致普通学生或者工程师用户望尘莫及，因此在知名
基于zigbee技术的射频芯片cc2430(精)
基于ZigBee技术的射频芯片CC2430 引言 ZigBee采用IEEE802.15.4标准，利用全球共用的公共频率2.4 GHz，应用于监视、控制网络时，其具有非常显著的低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远等优势，目前被视为替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。 CC2430芯片以强大的集成开发环境作为支持，内部线路的交互式调试以遵从IDE的IAR 工业标准为支持，得到嵌入式机构很高的认可。它结合Chipcon公司全球先进的ZigBee 协议栈、工具包和参考设计，展示了领先的ZigBee解决方案。其产品广泛应用于汽车、工控系统和无线感应网络等领域，同时也适用于ZigBee之外2.4 GHz频率的其他设备。 1 CC2430芯片的主要特点 CC2430芯片延用了以往CC2420芯片的架构，在单个芯片上整合了ZigBee 射频(RF)前端、内存和微控制器。它使用1个8位MCU（8051），具有128 KB可编程闪存和8 KB 的RAM，还包含模拟数字转换器(ADC)、几个定时器（Timer）、AES128协同处理器、看门狗定时器（）、32 kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路，以及21个可编程I/O引脚。 CC2430芯片采用0.18 μm CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为27 mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27 mA或25 mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。 CC2430芯片的主要特点如下： ◆高性能和低功耗的8051微控制器核。 ◆集成符合IEEE802.15.4标准的2.4 GHz的RF无线电收发机。 ◆优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性。 ◆在休眠模式时仅0.9 μA的流耗，外部的中断或RTC能唤醒系统;在待机模式时少于0.6 μA的流耗，外部的中断能唤醒系统。
zigbee网络建立过程简介
星形网络和树型网络可以看成是网状网络的一个特殊子集，所以接下来分析如何组建一个Zigbee网状网络。组建一个完整的Zigbee网络分为两步：第一步是协调器初始化一个网络；第二步是路由器或终端加入网络。加入网络又有两种方法，一种是子设备通过使用MAC层的连接进程加入网络，另一种是子设备通过与一个先前指定的父设备直接加入网络。 一、协调器初始化网络 协调器建立一个新网络的流程如图1所示。 图1 协调器建立一个新网络 1、检测协调器 建立一个新的网络是通过原语发起的，但发起原语的节点必须具备两个条件，一是这个节点具有ZigBee协调器功能，二是这个节点没有加入到其它网络中。任何不满足这两个条件的节点发起建立一个新网络的进程都会被网络层管理实体终止，网络层管理实体将通过参数值为INVALID_REQUEST的的原语来通知上层这是一个非法请求。 2、信道扫描
协调器发起建立一个新网络的进程后，网络层管理实体将请求MAC子层对信道进行扫描。信道扫描包括能量扫描和主动扫描两个过程。首先对用户指定的信道或物理层所有默认的信道进行一个能量扫描，以排除干扰。网络层管理实体将根据信道能量测量值对信道进行一个递增排序，并且抛弃能量值超过了可允许能量值的信道，保留可允许能量值内的信道等待进一步处理。接着在可允许能量值内的信道执行主动扫描，网络层管理实体通过审查返回的PAN描述符列表，确定一个用于建立新网络的信道，该信道中现有的网络数目是最少的，网络层管理实体将优先选择没有网络的信道。如果没有扫描到一个合适的信道，进程将被终止，网络层管理实体通过参数仠为STARTUP_FAILURE的的原语来通知上层初始化启动网络失败。 3、配置网络参数 如果扫描到一个合适的信道，网络层管理实体将为新网络选择一个PAN描述符，该PAN描述符可以是由设备随机选择的，也可以是在里指定的，但必须满足PAN描述符小于或等于0x3fff，不等于0xffff，并且在所选信道内是唯一的PAN描述符，没有任何其它PAN描述符与之是重复的。如果没有符合条件的PAN描述符可选择，进程将被终止，网络层管理实体通过参数值为STARTUP_FAILURE的的原语来通知上层初始化启动网络失败。确定好PAN描述符后，网络层管理实体为协调器选择16位网络地址0x0000，MAC子层的macPANID参数将被设置为PAN描述符的值，macShortAddress PIB参数设置为协调器的网络地址。 4、运行新网络 网络参数配置好后，网络层管理实体通过原语通知MAC层启动并运行新网络，启动状态通过原语通知网络层，网络层管理实体再通过原语通知上层协调器初始化的状态。 5、允许设备加入网络 只有ZigBee协调器或路由器才能通过原语来设置节点处于允许设备加入网络的状态。当发起这个进程时，如果PermitDuration参数值为0x00，网络层管理实体将通过原语把MAC层的 macAssociationPermit PIB属性设置为FALSE，禁止节点处于允许设备加入网络的状态；如果 PermitDuration参数值介于0x01和0xfe之间，网络层管理实体将通过原语把macAssociationPermit PIB属性设置为TRUE，并开启一个定时器，定时时间为PermitDuration，在这段时间内节点处于允许设备加入网络的状态，定时时间结束，网络层管理实体把MAC层的macAssociationPermit PIB属性设置为FALSE；如果PermitDuration参数的值为0xff，网络层管理实体将通过原语把
国产蓝牙BLE MESH芯片模块ic对比zigbee选型说明
一、简介 ble蓝牙mesh自从推出协议栈以来，一直备受广大的开发者所关注，但是发展到现今，应用生态也是非常短缺，所以芯片的源头厂商推动力不强，也就那么几个厂商在维持。但是随着物联网的迅猛发展，AI的逐步落地，蓝牙mesh笔者相信不久的将来一定能引爆一个新的市场，带来全新的 二、蓝牙的分类 这里，蓝牙版本，就不做多的说明，因为网上随便都能很轻易的搜索到，这里我个人认为的蓝牙分类主要分一下五大类： 蓝牙分类应用场景趋势 蓝牙音频芯片1、蓝牙音箱[便携式蓝牙音箱]、[桌面蓝牙音箱]、[广场舞音箱] 2、蓝牙耳机[运动式蓝牙耳机]、[头戴蓝牙耳机] 3、还有早期使用这种芯片开发的SPP透传模块，如HC-05，这种处于淘汰边缘 只可了解，不能做产品。这个分类主要集中在蓝牙音箱和蓝牙耳机 蓝牙BLE方案1、智能手环 2、共享单车蓝牙开锁 3、智能成人用品、智能灯 4、工业上面蓝牙传输数据的应用进口，并且持续的成本高 蓝牙数传方案，双模BLE和SPP 1、车载OBD数传 2、蓝牙打印机产品 小众的应用，成本高 蓝牙音频+双模数据1、这个是目前的主打，因为超大的出货量，所以迅速的压低了芯片的成本 2、总的对比下来，这一块的芯片成本最低，因为应用场景最丰富 3、优点就是成本低廉，开发灵活，支持BLE和SPP，同时支持音频 4、缺点也很明显，因为兼容音频，所以带来功耗偏大，不适合做一些低功耗的 产品，所以手环类的就没戏了 这个是目前量最大的 市场，最充分的竞争 可以关注 蓝牙MESH1、最能想到的就是家庭灯具 2、酒店广播呼叫系统--KT6039A 3、远程抄表系统2491352264 4、只要需要低功耗、自组网的场景都适合 国产发力。重点关注
基于Zigbee无线定位技术研究
基于Zigbee无线定位技术研究
基于ZigBee的无线定位技术研究 摘要： 随着现代通信技术和无线网络的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的封闭空间定位技术目前还无法很好地利用。本文的重点就在于设计并实现了一种低成本、实用的无线传感器定位系统。 本论文主要研究了基于ZigBee网络的室内无线定位技术，它包括硬件平台、节点通信程序和上位机监测软件三部分。本文详细介绍了三部分的实现。其中，硬件平台以集成了射频与51微控制器的CC2430芯片为核心，该平台包括射频模块、辅助电路、功能指示电路等。 论文最后对定位系统进行了实际测试。测试表明:本系统达到了设计要求，是一个低成本、易实现的系统。 关键词：ZigBee 无线定位CC2430 Z-STACK
The Research Wireless localization Based on ZigBee Teacher：liu zhi (Changchun university of science and technology of electronic information engineering institute,060412225 wang meng) Abstract： With the rapid development of modern communication technology and wireless network,people's demand for positioning and navigation is increasing. Especially in complex indoor environments, but as the limitation of
Zigbee技术简介
Zigbee技术简介 Zigbee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术， 它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。它此前被称作“HomeRF Lite”或“FireFly”无线技术，主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很低的功耗，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，因此它们的通信效率非常高。最后，这些数据就可以进入计算机用于分析或者被另外一种无线技术如WiMax收集。 Zigbee的基础是IEEE802.15.4这是IEEE无线个人区域网(Personal Area Network，PAN)工作组的一项标准，被称作 IEEE802.15.4(Zigbee)技术标准。 Zigbee不仅只是802.15.4的名字。IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigbee联盟对其网络层协议和API进行了标准化(如下图2所示)。完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点 的4K字节或者作为Hub或路由器的协调器的32K字节。每个协调器 可连接多达255个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。Zigbee联盟还开发了安全层，以保证这种便 携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。
Zigbee技术的主要特点包括以下几个部分: *数据传输速率低:一般在10kbps～250kbps，传输速率低，专注于低传输应用; *功耗低: 工作状态下平局功耗在几十毫瓦，休眠状态1μw。在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月到2年，免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。这也是Zigbee的支持者所一直引以为豪的独特优势; *成本低:因为Zigbee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。且Zigbee协议免收专利费。 *时延短:通常时延都在15毫秒至30毫秒之间; *安全:Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时可以灵活确定其安全属性; *网络容量大:每个Zigbee网络最多可支持255个设备（最大节点数达6万以上），也就是说，每个Zigbee设备可以与另外254台设备相连接; *优良的网络拓扑能力:ZigBee具有星、树和丛网络结构的能力。ZigBee设备实际上具有无线网路自愈能力,能简单地覆盖广阔围; *有效范围小:有效覆盖范围10～75米之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境; * 工作频段灵活:使用的频段分别为2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)及915MHz(美国)，均为免执照频段。