基于ZigBee技术的无线数传模块设计

1、基于zigbee技术的无线数传模块设计短距离无线通信标准，如80211家族、irda、超宽带无线通信、等无线网络技术的基础是ieee 802154无线通信协议，它是新兴的无线通信协议，是ieee确定的低速个人区域网络(personal area net-work)标准。本文主要采纳ti公司的系统级芯片(soc) cc2430来研发符合zigbee协议和ieee802154标准的24g ism频段的移动自组网无线路由数传模块的设计办法。1 zigbee无线通信标准的特点zigbee无线通信标准相对于其他的无线通信标准具有比较显然的特点和优势，如极低成本、易实现、牢靠的数据传输、短距离操作、极低功

2、耗、各层次的平安性等等。现总结解释如下：功耗低：zigbee的传输速率低(10 kb秒250 kb秒)，且放射功率仅为lmw，同时因为采纳了低功耗模式，故其zigbee设备十分省电；成本低：zigbee模块的初始成本在6美元左右，之后便很快降到了1525美元，zigbee的协议容易而且占用空间小，也降低了开发成本；时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都十分短，典型的搜寻设备时延为30 ms，休眠激活时延为15 ms，活动设备信道接入时延为15 ms。因此，zigbee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合)等应用；牢靠性：因为采纳碰撞避开策略，同时又为需要固定带宽的通信业务预留了

3、专用时隙，因而避免了发送数据的竞争和矛盾。mlac层采纳了彻低确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必需等待接收方确实认信息。假如传输浮现问题，还可重发，因此，zigbee技术非常牢靠；平安性：zigbee提供有基于循环冗余码校验(crc)的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，又采纳了128位高等加密算法(aes：advanced enciyption standard)，因此，各个应用可灵便确定其平安属性。以上特点中，最关键的是网络的牢靠性和低功耗。由于在工业、农业、车载系统、家用网络、医疗和伺服执行机构等领域中，对于无线网络的要求与人们日常用法的其他设备有很大区分。它通常要求是功耗十分低

4、，而牢靠性却很高。针对功耗和高牢靠性这两方面的要求，zigbee无线通信标准都有特地的设计。这也是zigbee无线通信标准最突出和最优秀的地方。2 数传模块的详细指标按照数传模块的敏捷度、噪声系数、挑选性、传输延时、平安等级等各项性能要求，zigbee模块的各项技术指标如下：频率：24ghz；通道数：具有16个射频通道24052485；通讯视距：牢靠传输距离在100米以上；放射功率：低功耗型为-250 dbm；可调远距离型为18526 dbm可调；接收敏捷度：低功耗型为-90 dbm；远距离型为-99 dbm；网络拓扑：星状、树状、网状；每跳延时：不大于15 ms；数据平安：采纳128-bit

5、 aes加密算法。3 数传模块的系统架构与总体设计按照对数传模块技术指标的要求，系统的总体设计可分为无线数传模块、测试底板、计算机测试配置软件等三部分。图1所示是其系统框图。该测试系统总共由50个节点组成，其网络拓扑结构为网状网络。50个节点之间可以相互发送数据，并可测试其数据通信功能、稳定性及通信距离。其中无线数传模块的设计计划2所示。4 无线数传模块的硬件设计无线数传模块的硬件设计主要分为cpu部分、射频部分和接插件三个部分。图3所示是cpu部分的主要，它由cc2430及其辅助电路组成；射频部分主要由功率(pa)和低噪声放大器(lna)组成；作为通用产品，接插件的挑选也至关重要，为了便利模

6、块的替换，本文挑选可插拔、间距为127 mm的插针作为接插件。该接插件使得模块也可以像其他芯片一样挺直焊接在目标上，同时，也可以上自动贴片机。图4所示是系统中的射频部分电路原理图。为了使传输距离更远，就必需加大放射功率和提高接受敏捷度，所以，在射频部分，本文的设计又增强了pa、lna以及一些信号开关和开关控制信号的产生电路。lna的增益可达13 db左右，因而大大提高了传输距离和牢靠性。图5所示是系统射频功放，其中pa的放射功率可达20 dbm，故可大大提高传输距离。经过实践验证，该模块具有通信距离远、运行稳定牢靠等优点。图6所示是用agilent公司的测试的频谱图。5 无线数传模块的软件设计本文是在ti的zigbee协议栈和一些应用示例的基础上编写的应用层代码。其中uart部分用的是芯片的dma来实现的，这样可使uart的数据收发越发准时，同时也使得cpu运行更快。其软件流程图7所示。图8所示是其系统初始化流程图。6 结束语随着现代网络通信技术的进展，无线网络通信标准得到了快速进展和应用，本文主要针对zigbee无线数传模块的实现，提出了自己的硬件解决计划。该无线传感器网络系统挑选ti的soc芯片cc2430