本科学位论文-zigbee协调器技术及系统方案设计.doc

目 录 中文摘要 I 英文摘要 II 1 绪 论 1 1.1题目研究背景与意义 1 1.2国内外研究现状 1 1.3 ZigBee无线网络的研究前景 2 1.4 论文的组织结构 3 2 相关技术及系统方案设计 4 2.1 ZigBee技术 4 2.1.1 ZigBee无线网络设备组成 5 2.1.2 ZigBee无线网络拓扑结构 5 2.2 系统方案设计 6 2.2.1 系统方案设计框图 6 2.2.2 各模块功能介绍 7 3 硬件电路设计 8 3.1 硬件电路设计简介 8 3.2 处理器模块 9 3.2.1 处理器CC2530简介 9 3.2.2 芯片功能介绍 9 3.3协调器硬件单元电路原理图设计 10 3.3.1 CC2530支撑电路原理图设计 10 3.3.2 RS232串口通信电路原理图设计 12 3.3.3 电源电路设计 15 3.3.4 JTAG接口电路设计 15 3.3.5 人机交互接口电路设计 14 4 IAR开发环境介绍 15 4.1 IAR的安装及简介 15 4.2 ZigBee 2007 协议栈安装 17 4.3 IAR使用介绍: 19 5 ZigBee无线网络协调器软件设计 21 5.1 Z-stack软件架构分析 21 5.1.1 Z-stack协议栈的几个重要概念 21 5.1.2 Z-stack协议栈分析 22 5.1.3 OSAL操作系统 22 5.2协调器软件设计 23 5.2.1 总体流程设计及代码 24 5.2.2 协调器新建网络流程图及代码 26 5.2.3绑定与接收 29 5.2.4 协调器向串口发送数据 31 6 调试 36 6.1 软硬件调试方法 36 6.2 调试中遇到的问题 36 7 总结 38 7.1 设计总结 38 7.3 设计不足和改善 38 参考文献 39 致谢 40 1 绪论 1.1题目研究背景与意义 自20世纪以来，无线网络技术就逐渐进入了我们的生活，从GSM到Bluetooth,从无线ATM到无线局域网。它们拥有各自的特点为我们实现着无线网络通讯，实现信息的即时交流，使我们的交流更加自由方便。随着数字技术，微电子技术以及通信技术的发展，无线通信技术凭借其组网时受地理环境制约小这一巨大优势，在医疗领域、家庭居室、工业监测等领域逐渐得到重视。 现有的无线网络技术，如GSM、wi-fi、bluetooth等，以其各自的特点为我们的生活带来了很多方便。但在实际需求中我们对无线技术提出了更高的要求，低速率、低成本、低功耗。再这样的情况下，ZigBee技术产生了，ZigBee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的，其网络有省点、可靠、成本低、容量大、安全等很多优势，被认为是拥有广阔市场前景的十大必威体育精装版技术之一。 水资源监测是水资源管理与保护的重要手段，我国水资源紧缺、水污染严重，如何高效、实时地获取水环境参数、研究开发水环境监测新方法，已成为水环境管理与保护的一项重要任务。无线传感器网络 WSN（Wireless Sensor Network）是将有感知能力、计算能力和通信能力的微小传感器节点采用规则或随机方式部署在监控区域，通过无线自组织和多跳的方式构成的分布式网络。它集传感器技术、嵌入式技术、现代网络技术、无线通信技术和分布式信息处理技术于一体，以数据处理为中心，协作地感知、采集、处理和传输目标区域的监测信息并报告给用户。它具有可快速部署、无人值守、功耗低和成本低等优点。 1.2国内外研究现状 各类无线传感器网络技术能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测和采集各种感知对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并随自组织无 线通信网络将所感知对象的信息传送给观察者。 无线传感器网络是新一代的传感网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用。将会给人们的生活和生产的各个领域带来深远的影响。ZigBee研究最早 在国外，2002年就成立了ZigBee联盟，从成员只有几个到今天为止几百个成员已经取得了很大的发展。 随着电子技术和网络技术的飞速发展，无线网络始终是一个热门的话题。各国都非常重视无线传感网络的发展。在智能家居和工业控制领域，人们迫切希望能够产生出一个无线、短距离、低速、低功耗的网络。为了实现这个目标，国内外的有关研究机构、生产厂商进行了不懈的努力，本次任务就是采用ZigBee技术，构建无线传感器网络。 国外情况：一些国际著名公司和组织对此投入了极大的热情。标准化上，著名的标准化组织发布了IEEE802.15.4标准，是面向低成本、低功耗、低速率传输网络应用开发的专用无线通信协议[1]。Zigbee联盟制定和设计了实现传感器节点组Zigbee协议规范。节点芯片上有著名的国际公司投入研究。在ZigBee的具体应用上，国内国