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文档简介
1、一ZigBee无线技术一鸣惊人 ZigBee是一种崭新的,专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。也是目前嵌入式应用的一个大热点。 ZigBee的特点主要有以下几个方面: 1 低功耗。在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作624个月,甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。 2 低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10),降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且ZigBee免协议专利费。 3 低速率。Z
2、igBee工作在250kbps的通讯速率,满足低速率传输数据的应用需求。 4 近距离。传输范围一般介于10100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到13km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。 5 短时延。ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要310 s、WiFi需要3 s。 6 高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成650
3、00个节点的大网。 7 高安全。ZigBee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。 8 免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗2.4GHz(全球) (ISM)频段。 ZigBee在2004年推出2004(ZigBee1.0)的基础上,年前又推出了功能更加强大的ZigBee2006协议栈,增加了ZigBee PRO扩展指令集,功能更加强大; 据行家分析,ZigBee技术将在无线数传、无线传感器网络、无线实时定位、射频识别、数字家庭、安全监视、无线键盘、无线遥控器、无线抄表
4、、汽车电子、医疗电子、工业自动化等方面得到非常广阔的应用。目前有个口号“WIRELESS ANY WHERE”要实现这个口号的目标,ZigBee技术的广泛应用可能是一个重要的前提。 正是因为ZigBee具有广阔的市场前景,所以引来了全球众多厂商的青睐,纷纷推出各种ZigBee无线芯片,无线单片机,ZigBee开发系统。形成了百花争艳的市场局面,这种局面,对应降低芯片价格,丰富ZigBee技术的应用软件,加快ZIGBEE技术普及,是大有好处的事情。 在这众多的技术和厂商中,谁能够在激烈的竞争中胜出,目前网上很少有文章谈起,我们愿意出来抛砖引玉,谈谈我们的看法。 二
5、ZigBee斗法的交点在哪里? 由于ZigBee技术是目前嵌入式应用的大热门,所以目前全世界很多公司陆续投入这个市场,市场上各种ZigBee的技术方案五花八门、争奇斗艳。但俗话说“外行看热闹,内行看门道”。以我们比较专业的眼光看来,这其中主要的关键如下: 1、争夺使用自己的微处理器 这是因为,每个方案的提供商(这里主要指是ZigBee芯片供应商),无不追求一个“利”字。这些厂商为了推销自己的微处理器,想尽了一切办法。他们千方百计的推销自己公司的
6、硬件平台,自己的编译调试系统。像FREESCAL 公司推销的是自己的68系列处理器,使用的是以68微处理器为核心的MC1321X单芯片系统。EMBER公司,也是采用的自己的16BIT RISC处理器。TI也希望推销自己的CC2420+MSP430系统。 2、争夺使用自己的ZigBee协议栈 ZigBee技术的核心是几万行ZigBee/802.15.4 C51源代码,这些源代码和ZigBee无线单片机内核配合,完成数据包装收发、校验、各种网络拓扑、路由计算等复杂的功能。正是因为这个协议栈是ZigBee技术的核心,所以大家争夺激烈。3、比拼芯片的最后成本 ZigB
7、ee是一个应用非常广泛的技术,就硅片而言,成本都非常低,关键在需要大量客户来进行广泛应用。生产数量大,才能降低成本,所以大家一定要来拼芯片的价格,ZigBee未来目标芯片价格是低于一美元,这里谁能作到? 4,比拼开发工具的方便性和开发工具(包括开发软件)的低价格。 ZigBee是一项非常复杂的技术,开发工具和软件需要大量的人力和物力来开发,必然导致开发工具的昂贵。那么谁的开发工具价格低,容易使用,软件丰富,谁就能争取到更多的客户支持,具有更大竞争力。 三主要ZigBee芯片供应商ZigBee方案竞争能力比较 目前市场上主要ZigBee芯片提
8、供商(2.4GHZ),主要有:TI/CHIPCON、EMBER(ST)、JENNIC(捷力)、FREESCALE、MICROCHIP四家。 目前ZigBee技术提供方式有三种: 1) ZigBee RF+MCU 例如:TI CC2420+MSP430 、FREESCLAE MC13XX+GT60 、MICROCHIP MJ2440+PIC MCU。2)单芯片集成SOC 如:TI CC2430/CC2431(8051内核) 、FREESCALE MC1321
9、X 、EM250。3)单芯片内置ZIGBEE协议栈外挂芯片JENNIC SOC+EEPROM、EMBER 260+MCU。 主要四个公司按上述几方面分析如下: A)微处理器: 除了CC2430/CC2431外,其他四家公司都是采用自己的微处理器。只有CC2430/CC2431采用标准的8051处理器。该项评分:CC2430/CC2431胜出因为:8051微处理器诞生30多年,目前在国内最为普及。大学中专,都有广泛的课程,各种参考书,到处都有。开发软件KEIL、 IAR已被大家熟悉,用起来最顺手。 有言论说8051“老了” 怕不能担当此重任,也有言论说8051会产
10、生数字噪声,影响无线通讯 以专家的眼光看,这些都是没有科学依据的说法。随着芯片科技的发展,今天的8051早已经脱胎换骨,只是片上系统(SoC)的一小部分,而且在低功耗、高速度、低噪声等方面,有了质的飞跃。CC2430/CC243的8051内核经过特别设计,可以和2.4GHZ的ZigBee无线收发电路完美的配合工作,绝不会因为其8051内核的高速运行而对高频无线通讯有任何影响。 采用从8051对用户而言好处如下: 1、无需重新学习微处理器结构原理,无需重新熟悉编译/调试工具;2、对片上系统的I/O,定时器,A/D,PWM,看门狗等等,也无需重新学习;3、如果你没有单片机的基础,学起来也
11、非常容易,也容易找到人请教、交流; 从技术眼光看,ZigBee技术的核心是软件。如果MCU是8051,则ZigBee是由C51代码组成的一堆软件而已。无论是无线数据传输、路由算法、网络拓扑.都是各种函数的组合、代码组合。任何人熟悉C51编程,就很容易熟悉ZigBee的代码,同时将自己的应用代码和ZigBee结合在一起。这对应初次进入无线领域的工程师而言,如果选择自己不熟悉的处理器,在进行开发时,既要面对复杂的ZigBee无线通讯协议,超高频的硬件环境,再加上完全陌生的指令系统,硬件平台,无疑对开发ZigBee是“雪上加霜”。 B)ZigBee协议栈
12、 目前TI 提供CC2430/CC2431 ZIGBEE2006协议栈,全套协议栈原来报价10万人民币,目前已经开放免费下载,这是一个巨大的惊人之举。虽然开放下载的协议栈是库文件,但是全功能,包括网状网络拓扑的全功能协议栈,从10万到零,将其他对手远远抛在后面。 如果需要进行教学研究,无线龙通讯可以提供全部C51源代码的精简版协议栈。 其他几家情况如下: FREESCALE
13、 BEE KIT 3个月自动失效(需要购买正版1200美元,才能使用)。 EMBERR ZIGBEE 2006 报价:10,000美元。 MICROCHIP 免费源代码, 但是只支持PIC和MJ2440芯片。该项评分:CC2430胜出。 C ZigBee芯片的最后成本 CC2430、CC2431是全部方案
14、中,唯一一个包括FLASH存储器MCU+ZigBee RF全全集成,真正的单芯片解决方案。JENNIC的“单片机”只有ROM(只读存储器),芯片内部没有存放用户程序的地方,系统必须要外加一个EEPROM。你的全部程序必须存储在外部的EEPROM中,如果你使用这样的无线单片,最大的问题是不能对你自己开发的代码加密,任何人可以从外部EEPROM轻易中获得你辛辛苦苦开发的代码。 FREESCALE 的单芯片是采用两个硅片和SIP技术共同包装,在大量生产情况下,肯定不能和单芯片方案竞争。在芯片最后成本竞争中,CC2430取胜是必然,因为只有CC2430真真能作到一个芯片解决战斗!芯片价格必然
15、最低! D 开发工具的方便性和开发工具(包括开发软件)的低价格 CC2430原产开发工具CC2430ZDK报价原来10,000美元,目前下降到2000美元。但是国内无线龙通讯科技公司,已经将全套CC2430/CC2431开发工具(包括USB仿真器,精简版ZigBee协议栈,兼容ZigBee2006,两个ZigBee无线模块,全套开发软件 )C51RF-3-CS降低到了不到人民币2000元以下(1888元人民币)。 和其他解决方案比较,开发容易,CC2430/CC2431在开发系统的性能,容易使用,全免费2006协议栈包括全新ZigBee PRO指令集等全新高级功能。 成都无线龙通讯科技公司是国内最早投入ZigBee技术开发的先锋,在两年前和CHIPCON同步推出了国内第一个CC2430/CC2431开发系统,目前国内外有大量客户群,并批量装备了清华大学,浙江大学,成都电子科技大学等重点大学相关实验室。 经过多年的努力创新,成都无线龙通讯科技公司不仅推出了多种高级ZigBee教学平台,开发工具,还和北航合作,出版了无线单片机技术丛书,其中第三本ZigBee无线网络入门与实战是国内第一
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