基于zigbee的無線傳輸系統(tǒng)發(fā)送端設(shè)計[畢業(yè)論文]

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p>　　論文題目基于zigbee的無線傳輸系統(tǒng)發(fā)送端設(shè)計</p><p>　　(英文)Transmitter design of Zigbee based on </p><p>　　Wireless transmission system</p><p>　　所在學(xué)院

2、 </p><p>　　專業(yè)班級 通信工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年

3、 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信技術(shù)在許多領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用，與有線設(shè)備相比，它具有攜帶方便，無需布線的優(yōu)勢，特別適用于機動性較強，或者工作受到內(nèi)部限制的通信設(shè)備。zigbee是一種新興的短距離無線傳輸通信即使標準，用于構(gòu)建近距離，低功耗，低復(fù)雜度，低速率，低成本的無線通信

4、系統(tǒng)。目前，在農(nóng)業(yè)，工業(yè)，軍事上zigbee都具有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　本文介紹了目前主要的短距離無線傳輸技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)了基于zigbee技術(shù)的無線傳輸系統(tǒng)。使用飛比CC2530開發(fā)板套件，利用IAR開發(fā)環(huán)境，編寫程序，實現(xiàn)無線傳輸系統(tǒng)的發(fā)送端功能。最后通過仿真和測試不同距離，不同頻率和速率，進行數(shù)據(jù)分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞：zigbee；cc2530；IAR&

5、lt;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of modern communication technology，Wireless communication technology has a wide range of applications in many fields，Compared w

6、ith wired devices, the advantage of no wiring，or work by the internal limitations of communications equipment. ZigBee is an emerging short-range wireless communication standard, Used to build a close, low-power, low comp

7、lexity, low-rate, low-cost wireless communication system. At present, It have broad application prospects on agriculture, industrial</p><p>　　This article describes the main short-range wireless transmission

8、 technology, Design and implement a wireless transmission system based on zigbee technology. Use the CC2530 development board kit from feibei. Use the environment of IAR. Write a program to achieve the function of the se

9、nder of the wireless transmission system. Finally, simulation and testing of different distances, different frequency and rate of data analysis.</p><p>　　Key Words: zigbee; cc2530; IAR</p><p>&l

10、t;b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1　引言1</b></p><p>　　1.1 課題背景及研究的意義1</p><p>　　1.2 幾種常見的短距離無線技術(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 論文的主要內(nèi)容3</p><p>　　2 zig

11、bee技術(shù)4</p><p>　　2.1 ZigBee技術(shù)簡介4</p><p>　　2.2 ZigBee 的技術(shù)特點4</p><p>　　2.3 ZigBee的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)5</p><p>　　2.3.1 物理層（PHY）5</p><p>　　2.3.2 介質(zhì)接入控制子層（MAC）

12、5</p><p>　　2.3.3 網(wǎng)絡(luò)層（NWK）5</p><p>　　2.3.4 應(yīng)用層（APL）6</p><p>　　2.3.5 應(yīng)用程序框架（AF）：6</p><p>　　2.4 本章小結(jié)6</p><p><b>　　3硬件組成7</b></p>

13、<p>　　3.1 高性能 2.4G射頻模塊-FB2530RF7</p><p>　　3.2 仿真及程序下載器–CC Debugger8</p><p>　　3.3 多功能仿真擴展板-FB2530EB9</p><p>　　3.4 電源供電部10</p><p>　　3.5 液晶顯示部分10</p>&l

14、t;p>　　3.6 紅外遙控信號輸入輸出部分11</p><p><b>　　4軟件設(shè)計12</b></p><p>　　4.1 開發(fā)工具介紹12</p><p>　　4.2 發(fā)送端流程圖13</p><p>　　4.3 初始化無線模塊13</p><p>　　4.4 設(shè)置發(fā)送功

15、率13</p><p>　　4.5 設(shè)置發(fā)送包總數(shù)13</p><p>　　4.6設(shè)置定時器與初始化外圍設(shè)備13</p><p>　　4.7 設(shè)置數(shù)據(jù)包內(nèi)容14</p><p>　　4.8 主循環(huán)14</p><p>　　4.9 系統(tǒng)仿真實物圖16</p><p>　　5無線傳輸系

16、統(tǒng)的功能測試17</p><p>　　5.1誤包率測試17</p><p>　　5.1.1 距離為5米時的丟包率17</p><p>　　5.1.2 距離為20米時的丟包率17</p><p>　　5.1.3 距離為50米時的丟包率18</p><p>　　5.2接收功率測試18</p>&l

17、t;p>　　5.2.1 距離為5米時的接收功率18</p><p>　　5.2.2 距離為20米時的接收功率19</p><p>　　5.2.3 距離為50米時的接收功率19</p><p><b>　　6總結(jié)21</b></p><p><b>　　致 謝22</b></p

18、><p><b>　　參考文獻23</b></p><p>　　附錄1 完整的程序24</p><p>　　附錄2 系統(tǒng)實物圖28</p><p><b>　　1　引言</b></p><p>　　1.1 課題背景及研究的意義</p><p>　

19、　近年來，數(shù)字家庭，無線通信，無線控制，無線定位，無線網(wǎng)絡(luò)走進了我們的生活[1]。正是由于IT對我們變得不再陌生，普及的網(wǎng)絡(luò)，智能化的家電以及單片機越來越強大的功能功能，才使得人們越來越離不開它們，進入我們的生活[2]。有增無減的相關(guān)信息報道足以預(yù)測這些新事物必將具有強大的生命力和廣闊的前景[3]。</p><p>　　盡管在短距離無線網(wǎng)絡(luò)方面同時存在著其它幾種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，比如802.11b，Bluetooth

20、，UWB,RFID,IrDA,可視光通信等，但是Zigbee技術(shù)仍然以其獨有的特性，在眾多的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中熠熠閃光。</p><p>　　長久以來，一直存在著短距離、低功率、低成本的無線通訊市場。自從藍牙出現(xiàn)以后，曾讓家電智能化、工業(yè)控制、造商等業(yè)者雀躍不已，但是藍牙高昂的價格違背了制造商的使用意愿[4]。如今，所以他們都參加了E802.15.4研究小組，參與了對zigbee物理層和MAC層的制定。IEEE802

21、.15.4規(guī)范是一種工作在2.4GHz868/928MHz頻率下的無線技術(shù)，它擁有廉價、效率高、傳輸速率低等特點，用于對等網(wǎng)絡(luò)和個人區(qū)域網(wǎng)。它作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層協(xié)議的基礎(chǔ)。ZigBee是一種新興的短距離、低功率、低傳輸速率、經(jīng)濟的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它的技術(shù)存在于無線標記技術(shù)和Bluetooth之間。主要作用為短距離無線通信。它根據(jù)IEEE802.15.4標準，在很多個傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信[5]。這些傳感器只需要很少的能量，

22、以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳到另一個節(jié)點，所以它們的通信效率非常高。</p><p>　　Zigbee的出發(fā)點是希望能發(fā)展出一種易布建的低成本無線網(wǎng)絡(luò)，同時她的產(chǎn)品電池能維持半年多時間，充分顯示了它的低耗電性，所以他的優(yōu)勢在于低成本，低速率和低功耗，將在無線通信市場擁有很大的發(fā)展空間，其成功的關(guān)鍵在于豐富而快捷的應(yīng)用，而不是技術(shù)本身。</p><p>　　Zigbee技術(shù)

23、在Zigbee聯(lián)盟和IEEE802.15.4的推動下，結(jié)合其它的無線技術(shù)，可以實現(xiàn)成熟的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Zigbee技術(shù)不僅在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，環(huán)境，軍事，醫(yī)療機制等傳統(tǒng)領(lǐng)域有巨大的作用，未來的應(yīng)用中還可以涉及生活和發(fā)展中的很多地方。由于技術(shù)的不成熟，Zigbee技術(shù)的時代還沒有來臨，但已經(jīng)顯示出了非凡的應(yīng)用價值，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進，一定會得到更廣范圍的應(yīng)用。但是我們應(yīng)該知道，基于Zigbee技術(shù)的短距離無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)剛剛起步，它的技術(shù)，應(yīng)

24、用都談不上很成熟，希望企業(yè)應(yīng)該抓住商機，加大投入力度，推動整個行業(yè)的發(fā)展[6]。</p><p>　　1.2 幾種常見的短距離無線技術(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　生活中常見的短距離無線通信技術(shù)有Bluetooth，紅外數(shù)據(jù)傳輸，Wi-Fi、超寬頻（Ultra Wideband）等，他們都有各自的優(yōu)點，或能滿足耗電量、傳輸速度、距離的特殊要求；或能擴充系統(tǒng)的功能；但這幾種技術(shù)都不能完美的

25、滿足所有的要求。</p><p>　　Bluetooth是近年來廣受業(yè)界關(guān)注的近距離無線通信技術(shù)。它是一種語音通信與無線數(shù)據(jù)的開放性的全球規(guī)范，它以低成本的短距離無線連接為基礎(chǔ)，可為固定的或移動的終端設(shè)備提供廉價的接入服務(wù)。</p><p>　　Bluetooth技術(shù)能夠為固定設(shè)備或移動設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的近距離無線接口，進一步結(jié)合通信技術(shù)和計算機技術(shù)，在沒有電線或電纜連接的情況下

26、，各種設(shè)備也能在近距離范圍內(nèi)進行通信和操作。為便攜式設(shè)備提供了無線連接的解決方案。它工作在全球通用的2.4GHZ ISM頻段，能夠提供1Mbps的傳輸速率和10m的傳輸距離。</p><p>　　Bluetooth技術(shù)具有靈活、便攜、低功耗、安全等特點，但其最大的障礙是過于昂貴，主要是芯片價格難以下調(diào)，信息安全問題，抗干擾能力不強等等，這就導(dǎo)致很多用戶不愿意花大價錢買這種無線設(shè)備。這極大的限制了藍牙技術(shù)的應(yīng)用。&

27、lt;/p><p>　　Wi-Fi（wireless fidelity）也是一種無線網(wǎng)絡(luò)通信標準，正式名稱是IEEE802.11b，與藍牙技術(shù)一樣，同屬于短距離無線通信技術(shù)。Wi-Fi速率最高可達11Mb/s。與藍牙技術(shù)相比，安全方面要差一些，不過在電波的覆蓋方面卻比藍牙技術(shù)略勝一籌，可達100m左右。</p><p>　　隨著Wi-Fi協(xié)議的新版本如802.11a和802.11g的相繼問世，

28、Wi-Fi的應(yīng)用也將越來越廣泛。同樣，速度更快的802.11g使用了正交頻分多路復(fù)用調(diào)制技術(shù)。它的工作頻段為2.4GHZ,速率達54Mb/s。</p><p>　　IrDA的主要不足是它是一種視距傳輸，必須對準兩個相互通信的設(shè)備才能進行傳輸，中間不能存在其他物體阻隔，因而該技術(shù)應(yīng)用受到了限制，只能用于兩臺設(shè)備之間的連接。所以IrDA目前的問題是如何解決視距傳輸問題和怎樣提高數(shù)據(jù)傳輸速率。</p>&

29、lt;p>　　近場通信（Near Field Communication，NFC），又稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸（在十厘米內(nèi)）交換數(shù)據(jù)。這個技術(shù)由免接觸式射頻識別（RFID）演變而來，并向下兼容RFID，最早由Philips、Nokia和Sony主推，主要可能用于手機等手持設(shè)備中。由于近場通訊具有天然的安全性，因此，NFC技術(shù)被認為在手機支付等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景

30、。</p><p>　　ZigBee技術(shù)：ZigBee主要應(yīng)用領(lǐng)域是短距離范圍之內(nèi)但數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee名字起源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，通過跳ZigZag形狀的舞蹈，蜜蜂能分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、方向和距離等信息。</p><p>　　1.3 論文的主要內(nèi)容</p><p>　　雖然短距離無線傳輸系統(tǒng)在生活中已經(jīng)有相當(dāng)廣泛

31、的應(yīng)用，但目前zigbee作為一項新興的極具有發(fā)展?jié)摿Φ亩叹嚯x無線通信技術(shù)，將對未來的很多行業(yè)具有很大的推動作用，特別是目前炙手可熱的物聯(lián)網(wǎng)具有舉足輕重的地位。</p><p>　　本課題主要是在這樣的背景下，闡述zigbee能實現(xiàn)的一些基本功能，我主要任務(wù)是基于zigbee的無線傳輸系統(tǒng)發(fā)送端的設(shè)計和實現(xiàn)，包括：</p><p><b>　　第一章論文背景介紹</b>

32、;</p><p>　　第二章zigbee介紹</p><p>　　第三章硬件原理圖的闡述</p><p>　　第四章節(jié)點功能軟件的設(shè)計</p><p>　　第五章系統(tǒng)運行和實驗分析</p><p><b>　　第五章總結(jié)</b></p><p>　　2 zigbee技術(shù)&

33、lt;/p><p>　　2.1 ZigBee技術(shù)簡介</p><p>　　Zigbee是IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低

34、功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。</p><p>　　2.2 ZigBee 的技術(shù)特點</p><p>　　1.數(shù)據(jù)速率比較低 在2.4GHZ 的頻段只有250Kb/S,而且只是鏈路上的速率, 除掉信道競爭應(yīng)答和重傳等消耗, 真正能被應(yīng)用所利用的速率可能不足100Kb

35、/S,并且余下的速率可能要被鄰近多個節(jié)點和同一個節(jié)點的多個應(yīng)用所瓜分. 因此不適合做音視頻之類的應(yīng)用，當(dāng)然也不是絕對的，也有廠家正在致力于Zigbee 音頻方面的應(yīng)用。 </p><p>　　2. 可靠性高 在可靠性方面,Zigbee 有很多方面進行保證. 物理層采用了直接序列擴頻技術(shù), 能夠在一定程度上抵抗干擾，MAC應(yīng)用層(APS 部分) 有應(yīng)答重傳功能.MAC 層的CSMA機制使節(jié)點發(fā)送前先監(jiān)聽信道

36、, 可以起到避開干擾的作用。當(dāng)Zigbee 網(wǎng)絡(luò)受到外界干擾, 無法正常工作時, 整個網(wǎng)絡(luò)可以動態(tài)的切換到另一個工作信道上。 </p><p>　　3. 時延 由于Zigbee 采用隨機接入MAC層, 且不支持時分復(fù)用的信道接入方式, 因此不能很好的支持一些實時的業(yè)務(wù)。 </p><p>　　4. 能耗低 低能耗特性是Zigbee 的一個技術(shù)優(yōu)勢。 通常Zigbee 節(jié)點所承載的應(yīng)

37、用數(shù)據(jù)速率都比較低, 在不需要通信時, 節(jié)點可以進入很低功耗的休眠狀態(tài), 此時能耗可能只有正常工作狀態(tài)下的千分之一。由于一般情況下, 休眠時間占總運行時間的大部分, 有時正常工作的時間還不到百分之一, 因此達到很高的節(jié)能效果。在低功耗待機模式下，兩節(jié)普通 5 號干電池可使用6 個月到2 年。免去了充電或頻繁更換電池的麻煩。 </p><p>　　5. 組網(wǎng)和路由性------網(wǎng)絡(luò)層特性 </p>

38、<p>　　Zigbee 大規(guī)模的組網(wǎng)能力-------- 每個網(wǎng)絡(luò)最大可支持65535 個節(jié)點 </p><p>　　Bluetooth------- 每個網(wǎng)絡(luò)最大可支持8 個節(jié)點. </p><p>　　因為Zigbee 底層采用了直擴技術(shù), 如果采用非信標模式, 網(wǎng)絡(luò)可以擴展得很大, 因為不需同步而且節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)和重新加入網(wǎng)絡(luò)的過程很快, 一般可以做到1 秒以內(nèi),

39、甚至更快. 而藍牙技術(shù)(Bluetooth) 通常需要3 秒 </p><p>　　路由方面,Zigbee 支持可靠性很高的網(wǎng)狀網(wǎng)的路由, 所以可以布置范圍很廣的網(wǎng)絡(luò), 并支支持多播和廣播特性, 能夠給豐富的應(yīng)用帶來有力的支持。</p><p>　　2.3 ZigBee的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　ZigBee協(xié)議棧建立在IEEE 802．15 4的PHY層

40、和MAC子層規(guī)范之上。它實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層(networklayer，NWK)和應(yīng)用層(applicationlayer，APL)。在應(yīng)用層內(nèi)提供了應(yīng)用支持子層(application support sub—layer，APS)和ZigBee設(shè)備對象(ZigBee Device Object，ZDO)[7]。</p><p>　　2.3.1 物理層（PHY）</p><p>　　物理

41、層定義了物理無線信道和MAC子層之間的接口，提供物理層數(shù)據(jù)服務(wù)和物理層管理服務(wù)。物理層內(nèi)容為ZigBee的激活；當(dāng)前信道的能量檢測；接收鏈路服務(wù)質(zhì)量信息；ZigBee信道接入方式；信道頻率選擇；數(shù)據(jù)傳輸和接收[8]。</p><p>　　2.3.2 介質(zhì)接入控制子層（MAC）</p><p>　　MAC層負責(zé)處理所有的物理無線信道訪問，并產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信號、同步信號；支持PAN連接和分

42、離，提供兩個對等MAC實體之間可靠的鏈路。MAC層功能為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器產(chǎn)生信標；與信標同步；支持PAN(個域網(wǎng))鏈路的建立和斷開；為設(shè)備的安全性提供支持；信道接入方式采用免沖突載波檢測多址接入(CSMA-CA)機制；處理和維護保護時隙(GTS)機制；在兩個對等的MAC實體之間提供一個可靠的通信鏈路。</p><p>　　2.3.3 網(wǎng)絡(luò)層（NWK）</p><p>　　ZigBee協(xié)

43、議棧的核心部分在網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層主要實現(xiàn)節(jié)點加入或離開網(wǎng)絡(luò)、接收或拋棄其他節(jié)點、路由查找及傳送數(shù)據(jù)等功能。網(wǎng)絡(luò)層功能為網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)形成；允許設(shè)備連接；路由器初始化；設(shè)備同網(wǎng)絡(luò)連接；直接將設(shè)備同網(wǎng)絡(luò)連接；斷開網(wǎng)絡(luò)連接；重新復(fù)位設(shè)備；接收機同步；信息庫維護。</p><p>　　2.3.4 應(yīng)用層（APL）</p><p>　　ZigBee應(yīng)用層框架包括應(yīng)用支持層(APS)、ZigBee設(shè)備對

44、象(ZDO)和制造商所定義的應(yīng)用對象。</p><p>　　應(yīng)用支持層的功能包括：維持綁定表、在綁定的設(shè)備之間傳送消息。</p><p>　　ZigBee設(shè)備對象的功能包括：定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色(如ZigBee協(xié)調(diào)器和終端設(shè)備)，發(fā)起和響應(yīng)綁定請求，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立安全機制。ZigBee設(shè)備對象還負責(zé)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，并且決定向他們提供何種應(yīng)用服務(wù)[8]。</p><

45、;p>　　ZigBee應(yīng)用層除了提供一些必要函數(shù)以及為網(wǎng)絡(luò)層提供合適的服務(wù)接口外，一個重要的功能是應(yīng)用者可在這層定義自己的應(yīng)用對象。</p><p>　　2.3.5 應(yīng)用程序框架（AF）：</p><p>　　運行在ZigBee協(xié)議棧上的應(yīng)用程序?qū)嶋H上就是廠商自定義的應(yīng)用對象，并且遵循規(guī)范（profile）運行在端點1~ 240上。在ZigBee應(yīng)用中，提供2種標準服務(wù)類型：鍵值對（

46、KVP）或報文（MSG）。</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念，簡單介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點、應(yīng)用，并對ZigBce技術(shù)進行深入的分析，并有針對性的介紹了目前比較流行的短距離無線通信技術(shù)。</p><p><b>　　硬件組成</b></p>

47、;<p>　　3.1 高性能 2.4G射頻模塊-FB2530RF</p><p>　　圖3-1 FB2530RF</p><p>　　如圖3-1射頻模塊包含 CC2530 F256 的全功能模塊，集射頻收發(fā)及 MCU控制功能于一體。外圍原件包含一顆 32MHz 晶振和一顆 32.768KHz 晶振及其他一些阻容器件。采用板載 PCB倒 F 天線設(shè)計，采用巴倫匹配電路，接收靈

48、敏度可達-97dB。</p><p>　　CC2530 結(jié)合了一個完全集成的，高性能的 RF 收發(fā)器與一個 8051 微處理器，8 kB 的RAM ，32/64/128/256 KB閃存，以及其他強大的支持功能和外設(shè)。CC2530 提供了 101dB 的鏈路質(zhì)量，優(yōu)秀的接收器靈敏度和健壯的抗干擾性，四種供電模式，多種閃存尺寸，以及一套廣泛的外設(shè)集 ——包括 2 個 USART、12 位 ADC 和 21 個通用

49、GPIO，以及更多。除了通過優(yōu)秀的RF 性能、選擇性和業(yè)界標準增強 8051MCU 內(nèi)核，支持一般的低功耗無線通信， CC2530還 可以配備TI的一個標準兼容或?qū)Ｓ械木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧（RemoTI，Z-Stack，或SimpliciTI）來簡化開發(fā)，使你更快的獲得市場[9]。CC2530 可以用于的應(yīng)用包括遠程控制、 消費型電子、家庭控制、計量和智能能源、樓宇自動化、醫(yī)療以及更多領(lǐng)域。</p><p>　　3.2 仿

50、真及程序下載器–CC Debugger </p><p>　　圖3-2 CC Debugger</p><p>　　用戶可在 PC 上通過 CC Debugger實現(xiàn)對射頻控制模塊 FB2530RF的程序仿真調(diào)試和程序下載。</p><p>　　3.3 多功能仿真擴展板-FB2530EB</p><p>　　圖3-3 多功能仿真擴展板&l

51、t;/p><p>　　多功能仿真擴展板 FB2530EB 可支持多種射頻主控模塊（例如 FB2530RF等） ，配置有串并口液晶顯示接口，DC 5V電源接口，電池接口，RS232 接口，DEBUG接口，五相按鍵及指示燈，紅外遙控信號接收/發(fā)射等模塊。加上本公司的 FEIBIT CC Debugger，等效于 TI 公司官方發(fā)布的SmartRF05EB 和 RemoTI TargetBoard/Remote[10]。

52、這里主要針對 FB2530EB 配合FB2530RF進行講解，配置其他射頻控制模塊時，將在相應(yīng)的章節(jié)闡述。 如圖 3.2.3-1 所示，所有的外設(shè)均通過 SPI 總線/UART 接口/DEBUG 接口等與射頻模塊FB2530RF相連，并完全受 FB2530RF控制和訪問。</p><p><b>　　3.4 電源供電部</b></p><p>　　圖3-4 電源供電

53、部</p><p>　　多功能仿真擴展板 FB2530EB 采用兩種電源供電方式：DC 5V 供電和電池供電，如圖 3.2.3-2所示，可在插座 P5 設(shè)置跳線選擇，PIN1-PIN2 為電池供電，PIN2-PIN3 為外接直流電源供電。電源開關(guān)為 P4。</p><p>　　3.2.3.2.1 電池供電 </p><p>　　FB2530EB 板卡背面的電池盒可

54、放置 2 節(jié) 5 號干電池，輸出電壓 1.7~3V，板載電源電路將其調(diào)整到+3.3V 穩(wěn)定的直流電壓輸出供后級使用[11]。當(dāng)電池電壓低于 1.7V 時，低電壓指示燈 D1 亮，此時模塊工作電壓將不能保證穩(wěn)定在+3.3V,請注意更換電池以保持模塊正常工作。 </p><p>　　3.2.3.2.2 DC 5V 適配器供電 </p><p>　　FB2530EB 帶有 1 個 DC 5V

55、的電源適配器接口 P7，輸入電壓經(jīng)過 LDO U8 降壓為+3.3V穩(wěn)定的直流電壓輸出供后極使用[12]。</p><p>　　3.5 液晶顯示部分</p><p>　　圖3-5 液晶顯示部分</p><p>　　FB2530EB 液晶顯示模塊提供串口和并口兩種接口， 串口的液晶顯示模塊放置于 P15的奇數(shù)腳側(cè)，液晶顯示模塊 PIN1 與 P15 的 PIN1 重

56、合。并口的液晶顯示模塊放置于 P15 的偶數(shù)腳側(cè)，液晶顯示模塊 PIN1 與 P15 的PIN2 重合。</p><p>　　多功能仿真擴展板 FB2530EB 液晶顯示模塊為選配部件，選用 128*64的點陣圖形液晶顯示模塊，并提供該液晶模塊的驅(qū)動源代碼[13]。</p><p>　　3.6 紅外遙控信號輸入輸出部分</p><p>　　圖3-6 紅外遙控信號輸

57、入輸出部分</p><p>　　多功能仿真擴展板 FB2530EB 的主控部分為外接射頻控制模塊。通過 P12,P13 與RF控制模塊連接[14]。</p><p><b>　　軟件設(shè)計</b></p><p>　　4.1 開發(fā)工具介紹 </p><p>　　應(yīng)用及開發(fā) ZigBee 2007 系統(tǒng)主要使用的軟件工

58、具是 IAR 7.51A，它提供的產(chǎn)品和服務(wù)涉及到嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)和測試的每一個階段，包括：帶有C/C++編譯器和調(diào)試器的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)、實時操作系統(tǒng)和中間件、開發(fā)套件、硬件仿真器以及狀態(tài)機建模工具。 </p><p>　　圖4-1 IAR 7.51A</p><p>　　4.2 發(fā)送端流程圖</p><p><b>　　圖4-2 流程

59、圖</b></p><p>　　備注：只要是通過中斷定時器設(shè)定在一定時間由空閑狀態(tài)跳為發(fā)送狀態(tài)，由主程序判斷狀態(tài)和包的數(shù)量來實現(xiàn)循環(huán)。</p><p>　　4.3 初始化無線模塊 </p><p>　　basicRfConfig.myAddr = TX_ADDR;</p><p>　　if(basicRfInit(&bas

60、icRfConfig)==FAILED) {</p><p>　　HAL_ASSERT(FALSE);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.4 設(shè)置發(fā)送功率</p><p>　　appTxPower = appSelectOutputPower();</p><p>　

61、　halRfSetTxPower(appTxPower);</p><p>　　4.5 設(shè)置發(fā)送包總數(shù)</p><p>　　burstSize = appSelectBurstSize();</p><p>　　4.6設(shè)置定時器與初始化外圍設(shè)備</p><p>　　n= appSelectRate();</p><p>

62、;　　appConfigTimer(n);</p><p>　　halJoystickInit();</p><p>　　4.7 設(shè)置數(shù)據(jù)包內(nèi)容</p><p>　　txPacket.seqNumber = 0;</p><p>　　for(n = 0; n < sizeof(txPacket.padding); n++) {</

63、p><p>　　txPacket.padding[n] = n;</p><p>　　}//一號包里的內(nèi)容為1，n號包里的內(nèi)容為n</p><p><b>　　4.8 主循環(huán)</b></p><p>　　while (TRUE) {</p><p>　　// Wait for user to star

64、t application //等待用戶按鍵</p><p>　　while(!halJoystickPushed() );</p><p>　　appStartStop();</p><p>　　halLcdClear(); //更新LCD顯示</p><p>　　halLcdWriteLines("PER Tester"

65、;, "Transmitter", NULL);</p><p>　　while(appStarted) {</p><p>　　if( halJoystickPushed() ) { // 用戶按鍵控制程序運行或停止</p><p>　　appStartStop();</p><p><b>　　}</b

66、></p><p>　　if (pktsSent < burstSize) { </p><p>　　if( appState == TRANSMIT_PACKET ) { // 發(fā)送狀態(tài)</p><p>　　// Make sure sequence number has network byte order</p><p>　

67、　UINT32_HTON(txPacket.seqNumber);</p><p>　　basicRfSendPacket(RX_ADDR, (uint8*)&txPacket, PACKET_SIZE); // 發(fā)送數(shù)據(jù)包</p><p>　　// Change byte order back to host order before increment</p>&

68、lt;p>　　UINT32_NTOH(txPacket.seqNumber);</p><p>　　txPacket.seqNumber++; // 發(fā)送計數(shù)</p><p>　　pktsSent++; </p><p>　　#ifdef SRF04EB</p><p>　　utilLcdDisplayValue(HAL_LCD_

69、LINE_2, "Sent: ", (int32)pktsSent, NULL); // 更新LCD顯示</p><p><b>　　#else</b></p><p>　　utilLcdDisplayValue(HAL_LCD_LINE_3, "Sent: ", (int32)pktsSent, NULL);</p>

70、;<p><b>　　#endif</b></p><p>　　appState = IDLE; // 設(shè)置為空閑狀態(tài)。 此狀態(tài)在定時器觸發(fā)時變?yōu)榘l(fā)射狀態(tài)</p><p>　　halLedToggle(3);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　

71、　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　appStarted = !appStarted;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　// Reset statistics and sequence number

72、 // 下一個循環(huán)</p><p>　　pktsSent = 0;</p><p>　　txPacket.seqNumber = 0;</p><p>　　halLcdClear();</p><p>　　halLedClear(3);</p><p>　　halLcdWriteLines("PER T

73、est", "Joystick Push", "start/stop");</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　備注：只要是通過中斷定時器設(shè)定在一定時間由空閑狀態(tài)跳為發(fā)送狀態(tài)，由主程序判斷狀態(tài)和包的數(shù)量來實現(xiàn)循

74、環(huán)。</p><p>　　4.9 系統(tǒng)仿真實物圖</p><p>　　圖4-3 仿真中的圖</p><p>　　無線傳輸系統(tǒng)的功能測試</p><p><b>　　5.1丟包率測試</b></p><p>　　測試環(huán)境：27#樓三樓走廊</p><p>　　5.1.1 距

75、離為5米時的丟包率</p><p>　　表5-1 丟包率值</p><p>　　圖5-2 距離為5米的丟包率柱形圖</p><p>　　5.1.2 距離為20米時的丟包率</p><p>　　表5-3 丟包率值</p><p>　　圖5-4 距離為20米的丟包率柱形圖</p><p>　

76、　5.1.3 距離為50米時的丟包率</p><p>　　表5-5 丟包率值</p><p>　　圖5-6 距離為50米的丟包率柱形圖</p><p>　　綜合三個表考慮，發(fā)送功率越小誤報率越小，距離越遠誤報率越大，而速率擁有一個峰值。</p><p><b>　　5.2接收功率測試</b></p>&

77、lt;p>　　5.2.1 距離為5米時的接收功率</p><p>　　表5-7 接收功率</p><p>　　圖5-8 距離為5米的接收功率柱形圖</p><p>　　5.2.2 距離為20米時的接收功率</p><p>　　表5-9 接收功率</p><p>　　圖5-10 距離為20米的接收功率柱形圖

78、</p><p>　　5.2.3 距離為50米時的接收功率</p><p>　　表5-9 接收功率</p><p>　　圖5-12 距離為50米的接收功率柱形圖</p><p>　　綜合三個表考慮，發(fā)射功率越小，接收功率越小。在其他條件一定的情況下，速率變大，而接收功率的變化變化卻很小，所以理想條件下速率與接收功率沒有關(guān)系。距離越小，接收

79、功率也越小。</p><p><b>　　6總結(jié)</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，通過這一段時間的努力，讓我對zigbee有了新的認識。在此過程中，我基本掌握了CC2530開發(fā)板套件的使用，并了解到發(fā)送端在短距離，低傳輸速率的基礎(chǔ)上，zigbee的接收端的接收功率，誤包率會變的很小。在低功耗待機模式下，兩節(jié)普通 5 號干電池可使用6 個月到2 年。

80、</p><p>　　綜上zigbee在短距離的基礎(chǔ)上，特點為低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)[15]。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過大四上半年的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計終于來到了終點，在此期

81、間，由于經(jīng)驗不足，期間有許多考慮周全的方面，如果沒有導(dǎo)師的循循善誘，督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的幫助，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 </p><p>　　在這里首先要感謝我的導(dǎo)師方老師。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料，文獻綜述的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，仿真等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是方老師仍然細心地糾正程序中的錯誤。除了敬佩方老師的專業(yè)水平外，他的

82、治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。</p><p>　　通過此次畢業(yè)設(shè)計，我把所學(xué)到的知識能夠融會貫通，并且鍛煉了自己的思維能力。同時在查找資料的過程中了解了許多課外的知識，開拓了視野，了解了zigbee在電子行業(yè)中的發(fā)展前景。使自己在專業(yè)知識方面和動手方面得到很大的鍛煉。</p><p><b>　　參考文獻</b><

83、;/p><p>　　[1] 李文仲, 段朝玉. ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實戰(zhàn)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社2007,1.</p><p>　　[2]蔡文晶，秦會斌. 基于ZigBee精簡協(xié)議的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) [J]. 機電工程, 2011,2,28(2):224-226.</p><p>　　[3] 林瑤瑤. 基于ZigBee的現(xiàn)場參數(shù)無線檢測裝置的研究與

84、設(shè)計[D]. 大連：大連理工大學(xué) , 2009 .</p><p>　　[4] 顧瑞紅 張宏科. 基于ZigBee的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用, 2005 31(6):1-3.</p><p>　　[5] 王學(xué)軍. 紫蜂網(wǎng)絡(luò)中能量有效路由協(xié)議的應(yīng)用研究[J]. 電腦知識與技術(shù), 2009 5(30):8532-8542.</p><p>　　[6] 王

85、萌 . 基于ZigBee技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D]. 成都：西華大學(xué), 2010 .</p><p>　　[7] 周敏剛 . 基于IEEE1451.2標準和ZigBee協(xié)議的溫室智能控制器的研究[D]. 杭州：浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院, 2007 .</p><p>　　[8] 喻平平 . 基于PIC的多接口通信板的研究與實現(xiàn)[D]. 天津：天津大學(xué), 2009 .</p&

86、gt;<p>　　[9] 李靜. 基于ZigBee技術(shù)的數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 北京：中國科技術(shù)大學(xué), 2010 .</p><p>　　[10] 楊海軍. Zigbee、RFID技術(shù)在棉包倉儲物流中的應(yīng)用探討[J]. 中國棉花加工,2010 (2):19-21.</p><p>　　[11]齊麗娜; 干宗良.一種新的無線技術(shù)ZigBee[J].電信快報. 20

87、04，(9):16-18</p><p>　　[12]王銳華; 益曉新; 于全.ZigBee與Bluetooth的比較及共存分析[J]. 測控技術(shù). 2005，(6) :18-21 </p><p>　　[14]張莉.近距離無線通信技術(shù)及應(yīng)用前景[J].電信技術(shù). 2005，(11):22-23</p><p>　　[15] 魏平芬 WEI Ping-fen.

88、 基于ZigBee的液位無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 [J]. INFORMATION TECHNOLOGY, 2010(10):87-91.</p><p>　　附錄1 完整的程序</p><p>　　* transmission</p><p><b>　　*</b></p><

89、p>　　* @return none</p><p><b>　　*/</b></p><p>　　static void appTransmitter()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uint32 burstSize=0;</p>&l

90、t;p>　　uint32 pktsSent=0;</p><p>　　uint8 appTxPower;</p><p><b>　　uint8 n;</b></p><p>　　// Initialize BasicRF</p><p>　　basicRfConfig.myAddr = TX_ADDR;</

91、p><p>　　if(basicRfInit(&basicRfConfig)==FAILED) {</p><p>　　HAL_ASSERT(FALSE);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　// Set TX output power</p><p>　　appTx

92、Power = appSelectOutputPower();</p><p>　　halRfSetTxPower(appTxPower);</p><p>　　// Set burst size</p><p>　　burstSize = appSelectBurstSize();</p><p>　　// Basic RF puts on

93、 receiver before transmission of packet, and turns off</p><p>　　// after packet is sent</p><p>　　basicRfReceiveOff();</p><p>　　// Config timer and IO</p><p>　　n= appSel

94、ectRate();</p><p>　　appConfigTimer(n);</p><p>　　halJoystickInit();</p><p>　　// Initalise packet payload</p><p>　　txPacket.seqNumber = 0;</p><p>　　for(n = 0

95、; n < sizeof(txPacket.padding); n++) {</p><p>　　txPacket.padding[n] = n;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　halLcdClear();</p><p>　　halLcdWriteLines("PER Te

96、ster", "Joystick Push", "start/stop");</p><p>　　// Main loop</p><p>　　while (TRUE) {</p><p>　　// Wait for user to start application</p><p>　　wh

97、ile(!halJoystickPushed() );</p><p>　　appStartStop();</p><p>　　halLcdClear();</p><p>　　halLcdWriteLines("PER Tester", "Transmitter", NULL);</p><p>　　

98、while(appStarted) {</p><p>　　if( halJoystickPushed() ) {</p><p>　　appStartStop();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (pktsSent < burstSize) {</p><p

99、>　　if( appState == TRANSMIT_PACKET ) {</p><p>　　// Make sure sequence number has network byte order</p><p>　　UINT32_HTON(txPacket.seqNumber);</p><p>　　basicRfSendPacket(RX_ADDR,

100、(uint8*)&txPacket, PACKET_SIZE);</p><p>　　// Change byte order back to host order before increment</p><p>　　UINT32_NTOH(txPacket.seqNumber);</p><p>　　txPacket.seqNumber++;</p

101、><p>　　pktsSent++;</p><p>　　#ifdef SRF04EB</p><p>　　utilLcdDisplayValue(HAL_LCD_LINE_2, "Sent: ", (int32)pktsSent, NULL);</p><p><b>　　#else</b></p

102、><p>　　utilLcdDisplayValue(HAL_LCD_LINE_3, "Sent: ", (int32)pktsSent, NULL);</p><p><b>　　#endif</b></p><p>　　appState = IDLE;</p><p>　　halLedToggle(3

103、);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　appStarted = !appStarted;</p><p><b>　　}</

104、b></p><p>　　// Reset statistics and sequence number</p><p>　　pktsSent = 0;</p><p>　　txPacket.seqNumber = 0;</p><p>　　halLcdClear();</p><p>　　halLedClear

105、(3);</p><p>　　halLcdWriteLines("PER Test", "Joystick Push", "start/stop");</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p

106、>　　* @fn main</p><p><b>　　*</b></p><p>　　* @brief This is the main entry of the "PER test" application.</p><p><b>　　*</b></p&g

107、t;<p>　　* @param basicRfConfig - file scope variable. Basic RF configuration data</p><p>　　* appState - file scope variable. Holds application state</p><p>　　*

108、 appStarted - file scope variable. Used to control start and stop of</p><p>　　* transmitter application.</p><p><b>　　*</b></p><p>　　* @return none&

109、lt;/p><p><b>　　*/</b></p><p>　　void main (void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uint8 appMode;</p><p>　　appState = IDLE;</p><p&g

110、t;　　appStarted = FALSE;</p><p>　　// Config basicRF</p><p>　　basicRfConfig.panId = PAN_ID;</p><p>　　basicRfConfig.ackRequest = FALSE;</p><p>　　// Initialise board periph

111、erals</p><p>　　halBoardInit();</p><p>　　// Initalise hal_rf</p><p>　　if(halRfInit()==FAILED) {</p><p>　　HAL_ASSERT(FALSE);</p><p><b>　　}</b><

112、;/p><p>　　// Indicate that device is powered</p><p>　　halLedSet(1);</p><p>　　// Print Logo and splash screen on LCD</p><p>　　utilPrintLogo("PER Tester");</p&g

113、t;<p>　　// Wait for user to press S1 to enter menu</p><p>　　while (halButtonPushed()!=HAL_BUTTON_1);</p><p>　　halMcuWaitMs(350);</p><p>　　halLcdClear();</p><p>　

114、　// Set channel</p><p>　　basicRfConfig.channel = appSelectChannel();</p><p>　　// Set mode</p><p>　　appMode = appTransmitter();</p><p>　　// Transmitter application</p