ZigBee簡介和使用IAR學習ZigBee技術搭建平臺詳解

ID:386807 · 發表于 2018-8-16 10:37

近年來，由于無線接入技術的需求日益增大，無線通信和無線網絡均呈現出指數增加的趨勢。這有力的推動力無線通信向高速通信方向的發展。工業、農業、車載電子系統、家用網絡、醫療傳感器和伺服執行機構等都是無線通信應用的領域。中國大力推廣的物聯網也是 zigbee 應用的主戰場，物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網絡的融合應用，被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。如果你想在物聯網上有所作為，那現在就開啟Zigbee 學習的大門吧。

本套教程特點與創作目的:理論與實踐相結合，以大量實例為基礎，實際應用為出發點，并結合一個完整的項目，帶領大家快速掌握 zigbee。縱觀市場上的 cc2530 的開發板，大部分使用 TI 提供的參考設計，講解一下ZStack 例程，其實制作這樣的開發板最容易；他們使用 TI 提供的 PCB 制板就完成的開發板的設計，沒什么含金量。離實際開發還遠著呢，比如：五向按鍵、黑白屏、一大堆短路帽。看看市場上產品誰用五向按鍵，黑白屏驅動也使用 TI 的，但市場上的這種屏大部分是翻新的。而且調試不能所見即所得，嚴重降低開發進度，能真正用到產品上嗎？本公司也從事 zigbee 產品的開發，實際工作也需要開發板，基于上述情況研究出一套實戰型開發板，經過深入研究 cc2530 的電路，裁剪掉一些華而不實的東西，改進原電路方便調試開發，直接就可在上面開發產品，省去自己研究電路、裁剪軟硬件，大大降低了開發難度，提高開發效率。特拿出與之分享，共同推動 zigbee 的發展。開發板所有例程、項目全部源碼全免費提供，毫無保留。不像有些開發板，看上錯、說的都很美，等到實際應用時才知道，原來關鍵代碼被刪除了，最后還是自己花大量時間去研究。我們每個例程都經過精心排版，在關鍵代碼處添加注釋。并給出實驗模型與實驗結果，圖文并茂，學習實驗時更易理解、掌握。內容涵蓋了從編譯環境配置到基礎實驗、組網演練、項目實戰以及 TI協議棧工具的應用介紹。并提供 android 例程，使手機與 zigbee 相結合，如果你是一個軟件愛好者，在我們提供的項目中你可以接觸多種編程方法，VC、Android、Modbus 協議、socket、zigbee協議、zigbee 組網通訊等編程，實際工作中也就是從事我們項目中的一種或多種編程,如果完全掌握些項目，將為實際開發打下堅實的基礎，更容易開發出自己的產品。

1.zigbee簡介近年來，由于無線接入技術的需求日益增大，無線通信和無線網絡均呈現出指數增加的趨勢。這有力的推動力無線通信向高速通信方向的發展。然而，工業、農業、車載電子系統、家用網絡、醫療傳感器和伺服執行機構等都是無線通信還未涉足或者剛剛涉足的領域。這些領域對數據吞吐量的要求很低，功率消耗也比現有標準提供的功率消耗低。此外，為了促使簡單方便的、可以隨意使用的無線裝置大量涌現，需要在未來的個人活動空間內布置大量的無線接入點，因而低廉的價格將起到關鍵的作用。為了降低元器件的價格，以便于這些裝置批量生產，有必要發展出一個標準的解決方案。這個標準要解決的問題是，設計一個維持最小流量的通信鏈路和低復雜度的無線收發信機；要考慮的核心問題是低功耗和低價格的設計。這就要求該標準應提供低帶寬低數據傳輸速率的應用。

安全： ZigBee 提供了數據完整性檢查和鑒權功能，采用 AES-128 加密算法（美國新加密算法，是
目前最好的文本加密算法之一）
有效范圍小：有效覆蓋范圍 10~75 米，具體依據實際發射功率大小和各種不同的應用模式而定
工作頻段靈活：使用頻段為 2.4GHz、868MHz（歐洲）和 915MHz（美國），均為免
執照（免費）的頻段
傳輸可靠：采用碰撞避免策略，同時為需要固定帶寬的業務預留專用時隙。

4.ZigBee 無線網絡通信信道分析
天線對于無線通信系統來說至關重要，在日常生活中可以看到各式各樣的天線，如手機天、電視接收天線等，天線的主要功能可以概括為:完成無線電波的發射與接收。發射時，把高頻電流轉換為電磁波發射出去；接收時，將電磁波轉換為高頻電流。

如何區分不同的電波呢？
一般情況，不同的電波具有不同的頻譜，無線通信系統的頻譜有幾十兆赫茲到幾千兆赫茲，包括了收音機、手機、衛星電視等使用的波段，這些電波都使用空氣作為傳輸介質來傳播，為了防止不同的應用之間相互干擾，就需要對無線通信系統的通信信道進行必要的管理。各個國家都有自己的無線管理結構，如美國的聯邦通信委員會（FCC）、歐洲的典型標準委員會（ETSI）。我國的無線電管理機構為中國無線電管理委員會，其主要職責是負責無線電頻率的劃分、分配與指配、衛星軌道位置協調和管理、無線電監測、檢測、干擾查處，協調處理電磁干擾事宜和維護空中電波秩序等。

一般情況，使用某一特定的頻段需要得到無限電管理部門的許可，當然，各國的無線電管理部門也規定了一部分頻段是對公眾開放的，不需要許可使用，以滿足不同的應用需求，這些頻段包括 ISM（Industrial、Scientific and Medical——工業、科學和醫療）頻帶。除了 ISM 頻帶外，在我國，低于 135KHz，在北美、日本等地，低于 400KHz 的頻帶也是免費頻段。各國對無線電頻譜的管理不僅規定了 ISM 頻帶的頻率，同時也規定了在這些頻帶上所使用的發射功率，在項目開發過程中，需要查閱相關的手冊，如我國信息產業部發布的《微功率（短距離）無線電設備管理規定》。

IEEE 802.15.4（ZigBee）工作在 ISM 頻帶，定義了兩個頻段，2.4GHz 頻段、
896/915MHz 頻帶。在 IEEE 802.15.4 中共規定了 27 個信道：
在 2.4GHz 頻段，共有 16 個信道，信道通信速率為 250kbps；
在 915MHz 頻段，共有 10 個信道，信道通信速率為 40kbps；
在 896MHz 頻段，有 1 個信道，信道通信速率為 20kbps。

5.ZigBee的網絡拓撲模型
ZigBee 網絡拓撲結構主要有星形網絡和網型網絡。不同的網絡拓撲對應于不同的應用領域，在 ZigBee 無線網絡中，不同的網絡拓撲結構對網絡節點的配置也不同，網絡節點的類型：協調器、路由器和終端節點，具體配置根據需要決定，具體內容會在后面章節中進行講解，在此，讀者只需要對網絡拓撲結構有個概念性的認識即可。

MESH 網狀網絡拓撲結構的網絡具有強大的功能，網絡可以通過多級跳的方式來通信；該拓撲結構還可以組成極為復雜的網絡；網絡還具備自組織、自愈功能。

使用IAR學習ZigBee技術搭建平臺的方法

2.1 實驗介紹與準備工作
實驗目的
1) 掌握 Zigbee 開發平臺的構建。
2) 掌握軟件與設備驅動的安裝。
3) 學會使用 IAR 開發環境。
實驗設備
1) 硬件：PC 機一臺
2) ZB2530（底板、核心板、仿真器、USB 線）一套
3) 軟件：2000/XP/win7 系統，Zigbee 開發軟件包

準備工作
進入 Zigbee 開發軟件下《在光盤 zigbee 開發板\開發工具》解壓開發平臺安裝所需的軟件，選中所有壓縮包，右鍵選擇“解壓到當前文件夾”。我們只用高效的方法，如果安裝一個軟件再解壓一個，那是浪費時間，盡量教大家使用實用、高效的方法。以公司真實開發環境為基礎，并介紹軟件開發中常用的軟件，如果：UltraEdit、Source Insight 3.5、Beyond Compare、VC 助手等等，使用這些軟件會大大提高開發效率，我們只希望帶大家走進真實的開發中。一般教程和培訓班是不會告訴你的。此章實驗大家只需掌握搭建開發環境，至于軟件具體的使用方法會在以后實驗中詳解，此章大概看看軟件預覽圖安裝即可。解壓軟件具體操作看下圖：

嵌入式 IAR Embedded Workbench IDE 提供一個框架，任何可用的工具都可以完整地嵌入其中，這些工具包括：
1. 高度優化的 IAR AVR C/C++編譯器；
2. AVR IAR 匯編器；
3. 通用 IAR XLINK Linker；
4. IAR XAR 庫創建器和 IAR XLIB Librarian；
5. 一個強大的編輯器；
6. 一個工程管理器；
7. TM IAR C-SPY 調試器，
8. 一個具有世界先進水平的高級語言調試器

嵌入式 IAR Embedded Workbench 適用于大量 8 位、16 位以及 32 位的微處理器和微控制器，使用戶在開發新的項目時也能在所熟悉的開發環境中進行。它為用戶提供一個易學和具有最大量代碼繼承能力的開發環境，以及對大多數和特殊目標的支持。嵌入式 IAREmbedded Workbench 有效提高用戶的工作效率，通過 IAR 工具，用戶可以大大節省工作時間。我們稱這個理念為：“不同架構，同一解決方案”。2.3 IAR Embedded Workbench 的安裝1) 雙擊《zigbee 開發板\開發工具\IAR EW8051 V8.1\EW8051-EV-8103-Web.exe》2) 在彈出的對話框選擇 Next 點擊

2.4.3 添加源文件到工程
源文件建立好了還需要把源文件添加到工程里面，選擇 project 的 Add File，添加剛才保存的文件。比如我剛才保存為 main.c，在彈出的對話框選擇 main.c 即可，然后點擊打開。這時，發現左邊框里面出現了我們添加的文件，說明添加成功。
如果想刪除文件怎么辦？在 Workspace 中選擇 main.c，然后右鍵選擇 Remove，刪除源文件；源文件這時候只是在工程中被移除了，并沒有被真正刪除掉，如果不需要，必須在保存的文件夾里面手動刪除。

添加文件也有快捷方式，在工程名上點右鍵，選擇 Add.如下圖：

2.4.5 工程的設置
IAR 集成了許多種處理器，在建立工程后必須對工程進行設置才能夠開發出相應的程序。設置步驟如下：
1) 點擊菜單欄上的 Project，在彈出的下拉菜單中選擇 Options，彈出的 Option for node “Led”,快捷方式：在工程名上點右鍵，選擇 Options… 。設置窗口如下圖所示：

完整的pdf格式文檔51黑下載地址：

1 ZigBee簡介和學習方法.pdf (935.64 KB, 下載次數: 31)

2.Zigbee開發平臺的構建.pdf (4.83 MB, 下載次數: 34)

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