zigbee简介_ppt课件

1、无线发展历程 80年代,当单片机技术已经广泛普及，8051如日中天的时候,手机还是价值万元的大砖头,语音通讯也只有8K/S的通讯速度,无线通讯技术还是像美国莫托罗拉这样大公司实验室里的前沿。 90年代,向TI这样的大公司，投入巨资，开发短距离通讯芯片，10年努力,确以失败告终，有人统计过，那时，在美国进行无线产品的项目开发,有85%以上的开发项目会失败。复杂的高频，昂贵的设备，完全被封锁的技术，无线还只是在“天上”。 最成功的应用，应该是汽车遥控器和车库门遥控这样的简单技术。 CC2430 无线soc完整的CC2430通信模块无线单片机的普及 为短距离无线通讯带来的全新变化 高度集成SOC，简

2、化了高频设计，使开发无线应用设计转移到以软件代码为中心； 大量低价格，直观显示为特点的无线开发、测试工具的诞生，使无线应用开发成本大大降低； 在家建立自己的无线开发平台不是梦 想； 无线SOC得到了非常广泛应用，特别是无线鼠标，键盘和游戏摇杆等方面。 soc短距离无线应用的深入， 对低成本无线网络技术提出了需求 应用中很多节点在密集区域 需求组网，高效率空中防碰撞。 工业应用中环境复杂，要求穿透多层水泥墙等障碍物，传输路径不定需求无线路由(多跳通信）。 高通讯可靠性防干扰，加密。 低功耗。 容易安全接入和安装 自组网，自恢复网络，网络安全。Zigbee联盟 国际著名soc半导体生产商、技术提供

3、者、代工生产商以及最终使用者成立了一个非牟利业界组织 zigbee联盟，目的在于制定一个基于IEEE802.15.4、可靠、高性价比、低功耗的网络应用技术zigbee 。生产商可以利用ZigBee这个标准化无线网络平台，设计简单、可靠、便宜又省电的各种无线产品。 ZigBee技术有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现网络通信。这些传感器只需要很低的功耗， 以接力的方式通过无线电波将数据从 一个传感器传到另一个传感器，因此它们的通信效率非常高。 ZigBee的基础是IEEE802.15.4，这是IEEE无线个人区域网工作组的一 项标准，被称作IEEE802.15.4(ZigBe

4、e) 技术标准。 Zigbee是IEEE 802.15.4的扩展 ZigBee不仅只是IEEE802.15.4的名字。IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，而ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。 ZigBee联盟还开发了安全层。Zigbee技术的表现形式 由各种软件代码，分层次 组成的软件协议栈。 代码分类：应用层， 应用安全层，网络层， MAC层等等。 代码形式：源代码和库文件。协议栈各层功能介绍 PHY定义zigbee设备的工作频段2.4Ghz。 MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。 SAP是为某一特定层提供的服务与上层之间的接口。ZigBee的不同层与 MAC就是通过

5、服务接入点(SAP)进行连接。 应用层由用户开发提供功能服务函数。 安全服务提供层提供信息安全加锁服务。协议栈核心网络层 ZigBee协议栈的核心部分在网络层。网络层主要实现节点加入或离开网络、接收或抛弃其他节点、路由查找以及传送数据等功能，支持星形Star）、树形Cluster-Tree）、网格Mesh等多种拓扑结构应用ZigBee可组成多种网络拓扑结构 最重要的是网状网络Mesh)ZigBee节点类型 节点工能介绍 1.协调器 上电启动和配置网络例如设定网络标示符 ，选择信道），一旦完成后相当于路由器功能。 2.路由器 (1)允许其他网络设备加入 (2)多路跳由 (3)协助电池供电的子节点

6、通信 (4)自己作为终端节点应用 3 终端节点 向路由节点传递数据，可选择睡眠与唤醒。 （路由因不断转发数据需电池供电，终端节点电池供电)ZigBee和简单无线通讯之间 最大区别 简单的点到点，点到多点通讯目前很多这样的数传模块），包装结构比较简单，主要为同步序言，数据，校验几部分组成。而ZigBee是采用数据帧的概念，每个无线帧包括了大量无线包 装，包含了大量时间，地址，命令，同步等信息，真正的数据信息只占很少部分，而这正是ZigBee可以实现网络组织管理，实现高可靠传输的关键。 3.ZigBee技术优点 低功耗 低成本 低速率 近距离 短时延 高容量 高安全 免执照频段低功耗 在低耗电待机

7、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的突出优势在传感控制领域）。相比较,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。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。每块芯片的价格大约为2 美圆。 低速率 Zigbee工作在20250 kbps的较低速率,分别提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的

8、应用需求。近距离 传输范围一般介于10100 m 之间,在增加RF 发射功率后,亦可增加到13 km。 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理论上无限）。短时延 Zigbee 的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15 ms ,节点连接进入网络只需30 ms ,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要310 s、WiFi 需要3 s。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65000 个节点的大网。高安全 Zigbee 提供了三级安全模式免执照频段 采用直接序列扩频在工业科学医疗( ISM) 频段,2. 4 GHz (全球) 、915 MHz(美国) 和868 MHz(欧洲) 。 此三个频带物理层并不相同,其各自信道带宽也不同,分别为0.6MHZ,2MHZ和5MHZ.分别有1个