专题4 Zigbee.pptxVIP

ZigBee技术简介信息工程学院王天雷4123ZigBee开发软件ZigBee技术简介ZigBee硬件接口介绍Z-Stack与IAR开发环境本 节 课 内 容ZigBee的概念 ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。 主要用于近距离无线连接。它依据IEEE 802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。 ZigBee无线网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立。因此它具备简单、方便、稳定和低成本等特点。ZigBee的工作频段 ZigBee可使用的频段有3个，分别是2.4GHz的ISM频段、欧洲的868MHz频段、以及美国的915MHz频段，而不同频段可使用的信道分别是16、1、10个。 ZigBee规范 ZigBee规范是由ZigBee Alliance所主导的标准，定义了网络层（Network Layer）、安全层（Security Layer）、应用层（Application Layer）、以及各种应用产品的资料（Profile）； 而由国际电子电机工程协会（IEEE）所制订的802.15.4标准，则是定义了物理层（PHY Layer）及媒体存取层（Media Access Control Layer；MAC Layer）。ZigBee 2004规范 前后不兼容ZigBee 2006规范 完全向后兼容ZigBee 2007规范 Stack Profile 1：目标是消费电子产品和灯光商业应用环境 Stack Profile 2：目标是商业和工业环境 ZigBee的版本ZigBee技术特点数据传输速率低：10KB/秒~250KB /秒，专注于低传输应用。功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通5号电池可使用6~24个月成本低：ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。网络容量大：网络可容纳65,000个设备。时延短：通常时延都在15ms~30ms。安全： ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法。有效范围小：有效覆盖范围10~75米，具体依据实际发射功率大小和各种不同的应用模式而定。传输可靠：采用碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的业务预留专用时隙。ZigBee技术难点瓶颈通讯距离高频设计和调试协议栈代码复杂办法内置或外扩ZigBee放大器芯片(CC2591)等批量模块化产品应用级接口封装APIZigBee技术的应用协调器路由器终端节点整个网络的中心 功能为建立、维持和管理网络，分配网络地址 路由发现、消息传输、允许其他节点通过它接入到网络 数据采集或控制，不允许其他节点通过它加入到网络中 设备类型ZigBee基本概念设备类型:Coordinator(协调器) 协调器负责启动整个网络。它也是网络的第一个设备。协调器选择一个信道和一个网络 ID(也称之为 PAN ID，即 Personal Area Network ID)，随后启动整个网络。Router(路由器) 路由器的功能主要是：允许其他设备加入网络，多跳路由和协助它自己的由电池供电的子终端设备的通讯。End-Device(终端设备) 终端设备没有特定的维持网络结构的责任，它可以睡眠或者唤醒，因此它可以可以是一个电池供电设备。网络拓扑星型在星型拓扑结构中，所有的终端设备只和协调器之间进行通信，协调器作为发起设备，协调器一旦被激活，它就建立一个自己的网络，并作为PAN协调器。路由设备和终端设备可以选择PAN标识符加入网络。树型树型网络由一个协调器和多个星型结构连接而成，设备除了能与自己的父节点或子节点互相通信外，其他只能通过网络中的树型路由完成通信；在树型网络中，由协调器发起网络，路由器和终端设备加入网络。 网状型网状型网络是在树型网络的基础上实现的。与树状网络不同的是，它允许网络中所有具有路由功能的节点互相通信，由路由器中的路由表完成路由查寻过程 。在网状型网络中，每个设备都可以与在无线通信范围内的其他任何设备进行通信。 ZigBee基本概念ZigBee信道 2.4 GHz的射频频段被分为16个独立的信道。每一个设备都有一个DEFAULT_CHANLIST的默认信道集。协调器扫描自己的默认信道集并选择一个信道上噪声最小的信道作为自己所建网络的信道。终端节点和路由节点也要扫描默认信道集并选择一个信道上已经存在的网络加入。PAN ID PANID指网络编号，用来区分不同的ZigBee网络。协调器是通过选择网络信道及PANID来启动一个无线网络的。 PANID的有效范围为0~0x3FFF。ZigBee基本概念IEEE物理地址 每个ZigBee设备都有一个64位的IEEE长地址，即MAC地址。物理地址是在出厂时候初始化的。它是全球唯一的。 当一个zigbee节点加入网