突破瓶颈-轻松设计ZigBee应用系统研讨

1、突破瓶颈 轻松设计ZigBee应用系统上网时间：2008年11月26日 作者：吴线，嵌入式无线高级工程师 已有 3 位网友发表评论 HYPERLINK l 2#2 我来评论 欢迎您! 来自Baidu的用户.您可以点击了解更多“ HYPERLINK t _blank zigbee”资讯。 HYPERLINK t _blank 注册点击这里相关阅读： HYPERLINK t _blank 注重打打造自主主知识产产权，把把握物联联网发展展机遇 EMBEED FFormms.HHTMLL:Hiiddeen.11 EEMBEED FFormms.HHTMLL:Hiiddeen.11 EEMBEED FF

2、ormms.HHTMLL:Hiiddeen.11 关键字： HYPERLINK ZiggBeee HYPERLINK CCC25991 HYPERLINK CC224300 HYPERLINK 嵌入入式设计计 关键词： HYPERLINK ZZigBBee HYPERLINK CC224300 低功功耗无线线 HYPERLINK 嵌入入式设计计 当前华尔街街的金融融风暴来来势凶猛猛，许多多技术领领域都感感到阵阵阵寒风，然然而具有有绿色特特点和节节能特征征ZiggBeee技术，却却在这波波风暴中中，依然然红火，发发展迅速速。 HYPERLINK o 韩国信产部官员透露ZigBee在韩国IT839

3、计划中角色 o 韩国信产部官员透露ZigBee在韩国IT839计划中角色 ZigBeee联盟盟最近推推出了最最新ZiigBeee PPRO技技术，在在自动跳跳频处理理，可靠靠网状网网络多路路径自动动路由选选择，大大型复杂杂网络，网网络安全全等方面面，取得得了突破破进展，使使无线网网络功耗耗更低，运运行更可可靠。以以TI/CHIIPCOON为代代表的一一批厂家家，也陆陆续推出出了完全全免费ZZigBBee协协议栈和和一大批批新的无无线SooC芯片片和系列列扩展电电路，这这些芯片片以低成成本，微微功耗为为特征，加加速了ZZigBBee技技术的产产品化和和实用化化的步伐伐，使ZZIGBBEE技技术以

4、越越来越快快的速度度，开始始融入我我们生活活的方方方面面，也也越来越越快的进进入各行行各业，在在节能，环环保，数数字家庭庭，现代代农业，工工业自动动化，健健康照顾顾等等领领域，大大显神通通。据有有关市场场研究机机构估计计，到220100年，全全球将会会销售多多达5亿亿8千万万片ZiigBeee芯片片。 一、突破ZZigBBee应应用系统统设计的的瓶颈 ZigBeee技术术是建立立在 HYPERLINK o 北京威讯紫晶发布无线个域网介质层控制软件包 o 北京威讯紫晶发布无线个域网介质层控制软件包 IEEEE8802.15.4国际际标准上上的一种种自组织织无线网网络技术术，主要要的硬件件基础是是

5、一个符符合IEEEE8802.15.4国际际标准硬硬件收发发器和一一个微控控制器(可以是是任何88、166、322位内核核的微控控制器，国国内也称称为单片片机)，软软件主要要是运行行于单片片机内部部的一套套软件，称称为ZiigBeee协议议栈。 对于一个实实际ZIIGBEEE应用用系统的的设计，设设计者主主要面对对的技术术难点有有三个，通通讯距离离，高频频设计技技术和无无线软件件技术，这这也是ZZigBBee技技术走向向应用的的主要瓶瓶颈。 1、通讯距距离问题题，由于于一般的的ZiggBeee前端RRF部分分输出大大部分只只有0DDBM，点点对点开开阔地带带实际通通讯距离离只有几几十米，如如果

6、加上上环境和和阻挡因因数，通通讯距离离还会缩缩水。虽虽然可以以通过中中继路由由来解决决，都是是很多应应用还是是有困难难，像无无线点菜菜系统，棉棉田滴灌灌系统，安安防系统统，楼宇宇监控，医医院应用用，粮库库监控，电电力线监监控，井井下定位位等等，都都需要比比较长的的通讯距距离才可可以满足足需要。 2、ZiggBeee芯片工工作在22.4GGHZ和和9000MHZZ的高频频率，硬硬件设计计不可能能绕开高高频设计计和调试试，需要要的高频频设备如如频谱分分析仪等等，价格格较高，也也构成了了一定技技术门槛槛。 3、为了实实时处理理复杂的的无线网网络管理理和路由由，ZiigBeee软件件协议栈栈代码比比较

7、复杂杂，同时时涉及比比较多的的无线技技术知识识背景，掌掌握这些些无线软软件需要要比较多多的时间间，加上上协议栈栈在不断断升级，使使用的微微控制器器也在不不断变化化中，也也加长了了开发和和调试周周期。 这些瓶颈，早早已经被被相关厂厂家所重重视，目目前我们们看到，很很多厂家家已经推推出了各各种比较较完整的的解决方方法。对对于ZIIGBEEE通讯讯距离的的扩展，目目前采用用外部扩扩展和内内部增加加放大器器两套办办法，TTI最近近推出的的 HYPERLINK CC225911放大器器芯片，就就是比较较典型的的外部扩扩展的办办法，CCC25591能能够和CCC24430等等ZiggBeee单芯片片完整结

8、结合，以以非常低低的成本本，实现现ZIGGBEEE通讯距距离的扩扩展，图图一是CCC25591原原理和采采用CCC25991CCC+24430设设计的EEZ-LLBeee模块系系列产品品。 图1 CCC25991CCC+24430设设计的EEZ-LLBeee模块采用CC225911后，ZZigBBee网网络通讯讯距离可可以轻易易在点对对点开阔阔地带通通讯距离离可以达达到6000米以以上，通通过ZiigBeee网状状网络的的自动中中继路由由，可以以容易实实现微功功耗下数数十公里里的网络络 通讯讯和无线线传感器器网络。 由于大量模模块化产产品的出出现，也也就同时时解决了了第二个个应用瓶瓶颈，这这些

9、模块块只有大大约1平平方英寸寸大小(随着工工艺改进进还会越越来越小小)，可可以使用用AA电电池供电电，也非非常容易易集成到到用户系系统中去去。对于于用户使使用而言言，从模模块入手手，完全全避免的的高频设设计和调调试的问问题，可可以将自自己的主主要精力力主要集集中到自自己的应应用系统统设计。 而且由于目目前的模模块，大大多数在在出厂时时也配备备了一套套ZiggBeee串口通通讯协议议，这套套协议将将复杂的的ZiggBeee应用，转转换为简简单的，具具有ZiigBeee网络络功能的的AT命命令集，例例如加入入网络，配配置网络络，数据据收发等等功能，都都可以通通过单片片机向串串口发送送简单的的操作命

10、命令来完完成，用用户只要要会单片片机串口口编程，无无需要深深入研究究ZiggBeee协议栈栈，就可可以轻松松使用ZZigBBee技技术。这这样就解解决了第第三个主主要的技技术瓶颈颈。 二、标准产产品和评评估系统统加快ZZigBBee应应用系统统集成 通过使用内内置ZiigBeee网络络功能长长距离微微功耗模模块，基基本解决决了ZiigBeee技术术走向实实际应用用的主要要瓶颈，但但是对于于系统集集成商和和应用集集成商而而言，要要在自己己熟悉的的行业，将将ZiggBeee技术容容易的集集成到自自己的系系统中去去，还会会面临22个其他他方面的的困难。一一是评估估困难，二二是缺乏乏部件化化的标准准组

11、件。 第一方面的的困难是是：ZiigBeee是一一种全新新的技术术，系统统集成商商在开始始进行评评估时，缺缺乏必要要的实际际评估系系统，所所以无法法实际观观测和了了解ZiigBeee技术术实际效效果，如如通讯距距离，抗抗干扰能能力，功功耗，环环境适应应等，而而且对这这样的系系统如何何设计，也也心中无无数。 第二方面的的困难是是，缺乏乏标准的的应用组组件，可可以容易易像搭积积木一样样，迅速速采用这这些标准准部件，构构成自己己需要的的ZiggBeee系统。 其实，标准准产品，也也可以使使用来作作为快速速评估系系统 ， 根据目目前这样样的实际际应用需需要，不不少厂家家也陆续续推出了了各种ZZigBB

12、ee标标准产品品，包括括网关(实现ZZigBBee网网络和GGPRSS，WII-FII，以太太网，蓝蓝牙等网网络的互互联)，路路由器，低低功耗节节点，也也推出了了各种应应用评估估系统。图图二和图图三是目目前已经经上市的的部分ZZigBBee标标准产品品： 图2 典型型的无线线路由器器，低功功耗节点点标准产产品图3 典型型的无线线网关产产品这些标准产产品都是是“即插插即用”产产品，你你可以像像搭积木木一样，在在很短时时间内对对ZiggBeee技术进进行现场场测试，也也很容易易将这些些标准产产品集成成到你自自己的系系统中去去，实现现一个长长距离，微微功耗的的巨大网网状网络络和各种种行业应应用。 三

13、、ZiggBeee应用系系统设计计的层次次和实例例 随着ZiggBeee技术和和无线传传感器网网络技术术不断向向更加广广阔的应应用领域域深入，如如果是采采用由浅浅入深的的路径，大大概顺序序如下： 1、系统集集成，在在这个层层次，主主要是要要掌握ZZigBBee技技术的应应用特征征，例如如系统可可靠性和和网络可可靠性，通通讯距离离，抗干干扰性能能，低功功耗性能能等，使使用标准准产品和和评估系系统进行行是比较较好的进进入点。 优点：入门门需要的的时间短短，几个个小时或或几天。缺缺点：系系统灵活活性可能能不够，成成本稍微微高一些些。 2、采用模模块和自自己的单单片机系系统组合合设计，这这要求对对单片

14、机机技术比比较熟悉悉，当然然最好是是采用自自己熟悉悉的单片片机，主主要工作作是熟悉悉ZiggBeee ATT命令集集，如何何通过AAT命令令集来操操作复杂杂ZiggBeee无线网网络，由由于不需需要分析析无线协协议栈代代码和进进行高频频设计，用用户可以以将主要要精力集集中在自自己的应应用代码码开发。 优点：入门门时间是是一星期期或更短短。(如如果能够够使用带带有驱动动源代码码的模块块开发系系统，还还可以进进一步缩缩短上手手时间)。缺点点：需要要在模块块后面，加加上自己己的微控控制器，成成本稍有有增加。 3、采用模模块或者者直接使使用ZiigBeee芯片片进行自自己的ZZigBBee应应用系统统

15、设计。 如果不希望望进行高高频设计计，可以以从模块块开始，直直接使用用TI等等公司提提供的ZZigBBee协协议栈源源代码和和库文件件，自己己进行应应用代码码的编写写，然后后直接下下载到模模块进行行调试，由由于EZZ-LBBee这这样的通通用，开开放，开开源模块块的出现现，使这这种开发发办法成成为了可可能。 当然，也可可以自己己直接采采用CCC24330/CCC24431等等芯片，使使用ZiigBeee开发发系统，进进行设计计。 优点：可以以实现单单芯片化化设计，最最终产品品成本最最低。缺缺点：需需要对软软件和ZZigBBee协协议栈进进行消化化和分析析，也需需要高频频设计方方面的知知识和经经

16、验，需需要的时时间可能能是数月月或更长长。 当然，我们们也可以以将上述述过程看看成一个个对ZiigBeee技术术逐步深深入的过过程的不不同阶段段，而这这些阶段段，也是是一个入入门和熟熟悉ZiigBeee技术术的渐进进过程。 下面，我们们就以一一个实际际应用系系统设计计例子，来来看看如如何实现现应用系系统评估估设计全全过程： 应用实例：ZiggBeee无线温温度传感感器网络络系统 主要功能： 对温温湿度进进行无线线测量、监监控、记记录。 应用对象：高层字字楼、医医院、，成成品库、醇醇化库、发发酵库、储储丝房、粮粮库、烟烟草库，温温室大棚棚等，需需要对温温度，湿湿度进行行监控，而而且布线线困难的的

17、应用。 图4 ZiigBeee无线线温度传传感器网网络系统统应用系统的的评估和和开发过过程： 评估：采用用评估系系统，安安装电池池，安装装PC监监控应用用软件，系系统自动动组网，PPC软件件显示出出传感器器节点传传来的实实时数据据，100分钟内内完成安安装，可可以方便便进行通通讯距离离，可靠靠性等评评估。 模块级别外外置微控控制器开开发： 使用自己选选择的微微控制器器接口 标准产产品模块块，采用用ZiggBeee模块开开放系统统，在AAT命令令级别进进行自己己的软件件开发，下下面是外外置80051和和STMM32两两种ZiigBeee模块块开发平平台，软软件支持持KEIIL 880511和STTM322位平台台。 图5 外置置8位和和32位位微控制制器ZiigBeee模块块开发系系统模块内部软软件开发发： 将模块从应应用系统统或者模模块开发发系统220脚插插座取下下来，直直接插入入C511RF-3-PPK这样样ZiggBeee开发系系统的220脚插插座，不不需要任任何硬件件更改，就就可以直直接采用用IARR等软件件开发平平台和TTI免费费ZiggBeee协议栈栈进行CCC24430内内部ZiigBeee协议议栈和应应用软