物联网短距离无线通信 课件 02-ZigBee网络认知

物联网短距离无线通信技术项目二

ZigBee无线网络认知1.项目场景2.ZigBee传感网概述目录CONTENTSICT产业人才培养专家3.ZigBee网络架构4.

ZigBee实际技术应用5.项目实践项目场景项目场景ZigBee无线通信技术在智慧农业发展中有很重要的作用，它的通信距离短、功耗低，适合对大面积的土地进行数据采集和传输。可按照人们的要求进行对土地的改良，比如浇水、施肥、掸药等等。可时刻监测土壤的温湿度变化，并随时调节。已经在智慧农业中有着广泛的应用和发展。任务目标通过智慧农业项目场景了解ZigBee网络的网络参数、网络架构、节点类型以及网络的应用场景。ZigBee传感网概述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。ZigBee传感网概述

ZigBee网络特点

ZigBee技术的设计目标是保证在低电耗的前提下，开发一种易部署、低复杂度、低成本、短距离、低速率的自组织无线网络，在工业控制、家庭智能化、无线传感器网络等领域有广泛的应用前景。简而言之，ZigBee是一种便宜的低功耗的近距离无线组网技术。技术优势近距离低速率低成本低功耗短时延高容量高安全免执照频段微处理器GPIO工作模式输入模式输入模式是指GPIO管脚被配置为接收外界电平信息的模式，通常读取的信息为电平信息，即高电平为1，低电平为0。这个时候读取的高低电平是根据微处理器的电源属性来划分的，相对于5V电源的微处理器，判断高电平时检测电压为3.3V~5V，小于2V时微处理器读取电压为低电平。相对于3.3V电源的微处理器，判断高电平时检测电压为2V~3.3V，小于0.8V时微处理器读取电压为低电平。输出模式输出模式是指GPIO口配置为主动向外部输出电压的状态，通过向外输出电压可以实现对一般开关类设备实时主动控制。当程序中向相应管脚写1时GPIO会向外输出高电平，通常这个电平为微处理器的电源电压。当程序中向相应管脚写0时GPIO会向外输出低电平，通常这个低电平为电源地的电压。高阻态模式高阻态模式是指GPIO管脚内部电阻的阻值无限大，大到几乎占有外界输出的全部电压。在这种模式下通常为微处理器采集外部模拟电压时使用，通过将相应GPIO管脚配置为高阻态和输入模式时通过配合微处理器的ADC外设可以实现准确的模拟量电平读取。ZigBee网络架构ZigBee网络结构

ZigBee入网参数-CHANNELCHANNEL是ZigBee通信频率设置的信道号，2.4G的ZigBee协议栈含有16个通信信道，中国地区分配的信道为：信道11（0x0b）~信道26（0x1a）。ZigBee网络只有在保证在相同的信道下才能考虑通信的可能性，如果信道不同则无法组网。ZigBee网络架构

ZigBee入网参数-PANID

PANID是Zigbee的局域网ID，用于区分通信道下的其他网络，节点通过PANID判断自身所属的网络标识。PANID的参数可配置，其配置参数范围从0x0000~0xFFFF。可互相通信的节点之间PANID必须相同，且必须保证同一工作区域内的相邻网络PANID不同。

ZigBee入网参数-MAC

MAC地址是一种是64位IEEE地址，这个64

位的IEEE地址是一个全球唯一的地址，一经分配就将跟随设备一生。它通常由制造商或者被安装时设置。这些地址由

IEEE组织来维护和分配。

ZigBee入网参数-ShortAddr

ShortAddr是一种16位的ZigBee网络内部的网络地址，这个16位网络地址是当设备加入网络后分配的，它在ZigBee局域网中是唯一的，用来在网络中鉴别设备和发送数据。ZigBee节点在RFD模式下时直接使用内网点地址即可。ZigBee网络架构ZigBee网络架构

ZigBee网络拓扑-星形拓扑星型拓扑包含一个Coordinator节点和一系列的EndDevice节点。每一个EndDevice节点只能和Coordinator节点进行通讯，在两个EndDevice节点之间进行通讯必须通过Coordinator节点进行转发。ZigBee网络架构

ZigBee网络拓扑-树形拓扑系的节点需间接通信。协调器终端终端路由路由终端路由终端终端

路由路由路由终端16:17

/11终端树形拓扑Coordinator可以连接Router和EndDevice，其子节点的Router也可以连接Router和EndDevice，多个层级的树形拓扑中，信息具有唯一路由通道，直接通信只可以在父节点与子节点之间进行，非父子关ZigBee网络架构

ZigBee网络拓扑-网状拓扑具有灵活路由选择方式，当某个路由路径出现问题，信息可自动沿其它路由路径进行传输。任两个节点可相互传输数据，数据可直接传送或在传输过程中经多级路由转发，网络层提供路由探索功能，使得网络层可以找到信息传输的最优化路径，应用层不需要任何参与，网络会自动按照ZigBee协议算法选择较好的路由路径作为数据传输通道，以使得网络更稳定，通讯更有效率。协调器终端终端路由路由终端路由终端终端路由路由路由终端16:17

/12ZigBee技术实际应用设备成本很低，传输的数据量很小设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块；没有充足的电力支持，只能使用一次性电池频繁地更换电池或者反复地充电无法做到或者很困难；需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备非常多，但仅仅用于监测或控制。ZigBee技术的应用场景ZigBee技术的应用领域1、智能家居系统和楼宇自动化。主要包括家庭无人值守系统，自动感应家庭安全、防火防盗、家庭自动照明、感应系统等。ZigBee技术的应用领域2、保健护理系统。在病人的服装里放入ZigBee系统模块，自动检测采集病人的血压、心跳、体温等。做到的病人的医疗情况可以进行24小时监控，确保医生随时掌握病人情况。ZigBee技术的应用领域3、工业检测系统。利用ZigBee和传感系统可自动收集、分析工业数据，检测危险信号，进行事故的早期预报、高速运行系统的检测与维修。ZigBee技术的应用领域4、现代农业自动管理系统。在现代农业中，自动管理成为农业现代化的一个重要组成。利用ZigBee的大容量信息检测功能，自动采集土壤湿度、空气质量、温度、气压等信息，通过无线传输至中央处理，根据预设信息，提早发现问题，或者对信息