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基于ZigBee协议的无线通信网关的设计 　　摘 要：无线通信网关利用CC2530单片机作为核心模块，与Sim300GPRS通讯模块配合完成了ZigBee/GRPS网关的硬件电路设计及其应用程序设计。该无线通信网关对分散式目标的检测系统具有通用性，对物联网应用层面的开发具有很好的支持作用。 　　关键词：ZigBee协议；CC2530单片机；ZigBee/GRPS网关软件；Sim300GPRS通讯模块；无线通信网关 　　中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）01-00-03 　　0 引 言 　　ZigBee技术是一种短距离无线传感器网络和控制协议，其工作频率为2.4 GHz，主要用于短距离传输控制信息的无线控制系统，数据量比较小，适合电池供电系统，ZigBee协议是一种低成本传输手段。 　　本文旨在完成基于ZigBee协议的无线通信网关的设计。主要分为硬件电路的设计和ZigBee、GPRS网关应用程序的设计。该网关设计特点如下： 　　（1）利用ZigBee网络技术，可实现无线网络的区域监测，解决现场布线容易老化等问题，提高监控系统的灵活性和可维护性。 　　（2）通过GPRS网络实现与远程监控中心的无线连接，实现数据监控和无线在线更新，可大量节省人力和物力资源。 　　（3）该网关具有普遍适用性，可用于水质监测、环境监测、桥梁安全监测、交通监控、光伏发电等网络应用电站监控系统等，在监控领域有着广泛的应用前景。 　　（4）如果将系统终端采集节点监测传感器的类型和监控内容相统一，就可以完成不同领域的监控内容，因此该解决方案是网络应用中一个非常重要的技术问题。 　　1 总体方案设计 　　无线通信网关主要通过串口网络采集系统监测到的数据信号，采集数据的ZigBee模块的信号通过GPRS网络模块的无线接口与远程监控中心连接。图1所示为该无线通信网关的总体设计框图。 　　基于ZigBee协议的无线网关的设计，需要有相关的硬件和软件，硬件采用德州仪器公司生产的完全支持ZigBee协议的CC2530芯片，该芯片附带相应的开发包，还有相应的关联Z-Stack协议栈。系统采用CC2530芯片作为核心芯片，设计了一个ZigBee/GPRS网关。作为无线传感器网络的网关和公共移动通信网络进行了很好的联系，实现了信息的有效传输。网关组件如下： 　　（1）CC2530作为ZigBee的微处理器为系统提供控制器（增强型C8051）和ZigBee射频模块（2.4 GHz），同时控制其他外设和网关数据的转换； 　　（2）SIM300/GPRS通讯模块通过串口与CC2530相连，用于网关与远程PC机的数据通讯； 　　（3）外部实时时钟和E2PROM存储器通过I2C总线与CC2530相连，分别实现系统定时和一些实时信息数据的存储； 　　（4）串行通讯模块与终端采集节点通过无线链路相连接，实现前端监控数据和控制数据的传输； 　　（5）人机界面模块由LCD和按键组成，主要用于数据的现场查看和维护检修。 　　2 系统硬件设计 　　2.1 CC2530开发板硬件资源概述 　　CC2530单片机是一款完全兼容8051内核，同时支持IEEE802.15.4协议的无线射频单片机。拥有256 KB的Flash，可实现ZigBee协调器、路由器和子节点的功能。核心板主要包括CC2530单片机、天线接口、晶振、ADC接口、RS 232接口、I/O扩展接口、对应液晶板等。 　　（1）电源接口：实现开发板供电，CC2530单片机正常工作需要的电压范围为23.6 V。 　　（2）晶振电路设计：CC2530单片机需要两个晶振，分别为32 MHz和32.768 kHz的晶振。 　　（3）ADC接口：该接口可以方便用户进行AD采样实验。 　　（4）RS 232接口：?串口通信电路接口在本网关中可以与Sim300/GPRS通信模块相连。 　　（5）仿真接口：10针的JTAG接口可以实现程序的在线仿真、调试、下载功能。 　　（6）天线接口：天线接口外接SMA接口2.4 GHz天线，可实现无线信号的接收。 　　（7）扩展接口：扩展接口是开发板预留的I/O端口，用户可以使用这些I/O扩展口进行外部传感器实验。 　　（8）对应液晶板：提供了一个12864点阵液晶模块，该模块带有汉字字库，便于数据显示。 　　2.2 GPRS模块选型及电路设计 　　SIM300模块是SIMCOM公司开发的一个功能强大的嵌入式TCP/IP协议栈。用于短信、语音、高速信息数据的传输。传真模块自动上电后，连接到GPRS网络，建立与数据中心的通信链路，远端用户设备随时与控制中心收发数据。该用户设备的远程站点状态信息通过发送命令发送给