Zigbee培訓課件201305

1、物聯(lián)網(wǎng)zigbee技術培訓廣州粵嵌通信科技股份有限公司2013年5月 物聯(lián)網(wǎng)技術和應用簡介 zigbee技術 zigbee硬件設計和原理圖分析 zigbee開發(fā)環(huán)境搭建和燒寫仿真使用 zigbee基礎實驗、無線射頻實驗、組網(wǎng)實驗 智慧家居 智慧教室 車聯(lián)網(wǎng)技術 遠程醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng) 農(nóng)業(yè)管理（溫室大棚） 能耗管理系統(tǒng)（抄表） 無線zigbee技術（采用CC2530,重點） 無線wifi技術 無線藍牙技術注意事項：以上無線均采用低功耗 RFID技術（低頻125K、高頻13.56M、超高頻860-960之間） GPRS/3G網(wǎng)絡技術 其他的RF射頻模塊（315M、433M、1G等） Zigbee是是I

2、EEE 802.15.4協(xié)議的代名協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術是一種短距詞。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。離、低功耗的無線通信技術。 其特點是近距離、低復雜度、自組織、其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。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域，主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備?？梢郧度敫鞣N設備。 簡而言之，簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術。功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術。 工業(yè)自動化和家庭智能化對無線數(shù)據(jù)通信工業(yè)自動化和家庭智能化對無線

3、數(shù)據(jù)通信的需求越來越強烈，而藍牙技術對于這一的需求越來越強烈，而藍牙技術對于這一領域顯然有一定的局限。領域顯然有一定的局限。 2002年年,zigbee Alliance成立。成立。 Zigbee協(xié)議在協(xié)議在2003年正式問世。年正式問世。 2004年年,zigbee V1.0誕生。誕生。2006年年,推出推出zigbee 2006,比較完善。比較完善。 2007年底年底,zigbee PRO推出。推出。 ZigBee堆棧是在IEEE 802.15.4標準基礎上建立的，從下往上依次是物理層，MAC層，網(wǎng)絡/安全層，應用支持子層，應用層。 物理層物理層MAC層層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層安全層安全層應用層應用

4、層應用支持子層應用支持子層ZigBee聯(lián)盟聯(lián)盟IEEE 802.15.4用戶用戶硬件實現(xiàn)硬件實現(xiàn)ZigBee平臺通信棧平臺通信棧應用層應用層物理層MAC層網(wǎng)絡/安全層支持/應用層作用：作用：作用：作用：作用：作用：作用：作用：物理層是協(xié)議的最底層，承付著和外界直接作用的任務。主要目的：控制RF收發(fā)器工作。負責設備間無線數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護和結束確認模式的數(shù)據(jù)傳送和接收。建立新網(wǎng)絡，保證數(shù)據(jù)的傳輸。對數(shù)據(jù)進行加密，保證數(shù)據(jù)的完整性。應用支持層根據(jù)服務和需求使多個器件之間進行通信。應用層主要根據(jù)具體應用由用戶開發(fā)。星狀星狀網(wǎng)狀型網(wǎng)狀型簇狀型簇狀型(樹形樹形)網(wǎng)絡協(xié)調器網(wǎng)絡協(xié)調器全功能設備全功能設備

5、(FFD,Router):(FFD,Router):可以支持可以支持任何一種拓撲結構，可以作為網(wǎng)絡任何一種拓撲結構，可以作為網(wǎng)絡協(xié)商者和普通協(xié)商者，并且可以和協(xié)商者和普通協(xié)商者，并且可以和任何一種設備進行通信任何一種設備進行通信精簡功能設備精簡功能設備(RFD):(RFD):不能成為任何不能成為任何協(xié)商者，可以和網(wǎng)絡協(xié)商者進行通協(xié)商者，可以和網(wǎng)絡協(xié)商者進行通信，實現(xiàn)簡單信，實現(xiàn)簡單。主協(xié)調器路由器終端設備主協(xié)調器路由器終端設備主協(xié)調器路由器終端設備網(wǎng)絡協(xié)調器：網(wǎng)絡協(xié)調器：包含所有的網(wǎng)絡消息，是3種設備類型中嘴復雜的一種，存儲容量最大、計算能力最強。發(fā)送網(wǎng)絡信標、建立一個網(wǎng)絡、管理網(wǎng)絡節(jié)點、存儲

6、網(wǎng)絡節(jié)點信息、尋找一對節(jié)點間的路由消息、不斷地接收信息。全功能設備（全功能設備（FFD）：）：可以擔任網(wǎng)絡協(xié)調者，形成網(wǎng)絡，讓其他的FFD或是精簡功能裝置（RFD）連結，F(xiàn)FD具備控制器的功能，可提供信息雙向傳輸。精簡功能設備（精簡功能設備（RFD）：）：RFD只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息。通信可靠機制通信可靠機制ZigBee采用了采用了CSMA-CA的碰撞避免機制，同時為需要的碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；明晰的信道檢測競爭和沖突；明晰的信道檢測MAC層采用了完全確認的數(shù)據(jù)

7、傳輸機制，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸機制，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接受方的確認信息。包都必須等待接受方的確認信息。網(wǎng)絡的自組織自語能力強網(wǎng)絡的自組織自語能力強ZigBee的自組織功能：無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點能夠感的自組織功能：無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點能夠感知其他節(jié)點的存在，并確定連結關系，組成結構化的網(wǎng)絡；知其他節(jié)點的存在，并確定連結關系，組成結構化的網(wǎng)絡；ZigBee自愈功能：增加或者刪除一個節(jié)點，節(jié)點位置發(fā)自愈功能：增加或者刪除一個節(jié)點，節(jié)點位置發(fā)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡都能夠自我修復，并對網(wǎng)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡都能夠自我修復，并對網(wǎng)絡拓撲結構進行相應的調整，

8、無需人工干預，保證整個系統(tǒng)絡拓撲結構進行相應的調整，無需人工干預，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。仍然能正常工作。數(shù)據(jù)傳輸速率低：數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒-250KB/秒，專注于低傳輸應用功耗低：功耗低：在低功耗待機模式下，兩節(jié)普通5號電池可使用6-24個月成本低：成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本網(wǎng)絡容量大：網(wǎng)絡容量大：網(wǎng)絡可容納65000個設備時延短：時延短：典型搜索設備時延為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設備信道接入時延為15ms。網(wǎng)絡的自組織、自愈能力強，通信可靠網(wǎng)絡的自組織、自愈能力強，通信可靠數(shù)據(jù)安全：數(shù)據(jù)安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查

9、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），各個應用可靈活確定其安全屬性工作頻段靈活：工作頻段靈活：使用頻段為2.4GHz、868MHz（歐洲）和915MHz（美國），均為免執(zhí)照（免費）的頻段低速無線設備 TV VCR DVD CD 鼠標鼠標 鍵盤鍵盤 操作桿操作桿 保安保安 HVAC 照明照明 門禁門禁 玩具玩具 游戲器具游戲器具 監(jiān)視監(jiān)視 診斷診斷 傳感器傳感器 監(jiān)視監(jiān)視 傳感器傳感器 自動化自動化控制控制工業(yè)、農(nóng)業(yè)和商業(yè)消費電子消費電子PC 機的機的外圍設備外圍設備家庭家庭自動化自動化玩具和游戲玩具和游戲個人健康監(jiān)護總結和反思 自從自從Blue

10、tooth出現(xiàn)以后，曾讓工業(yè)控制、家用自動出現(xiàn)以后，曾讓工業(yè)控制、家用自動控制、玩具制造商等業(yè)者雀躍不已，但是控制、玩具制造商等業(yè)者雀躍不已，但是Bluetooth的售價一直居高不下，影響了這些廠商的使用意愿。的售價一直居高不下，影響了這些廠商的使用意愿。 ZigBee作為一種新興的近距離、低復雜度、低功耗作為一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡技術，有效彌補了、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡技術，有效彌補了低成本、低功耗和低速率無線通信市場的空缺，其成低成本、低功耗和低速率無線通信市場的空缺，其成功的關鍵在于豐富而便捷的應用，而不是技術本身。功的關鍵在于豐富而便捷的

11、應用，而不是技術本身。隨著正式版本協(xié)議的公布，更多的注意力和研發(fā)力量隨著正式版本協(xié)議的公布，更多的注意力和研發(fā)力量將轉到應用的設計和實現(xiàn)、互聯(lián)互通測試和市場推廣將轉到應用的設計和實現(xiàn)、互聯(lián)互通測試和市場推廣等方面。我們有理由相信在不遠的將來，將有越來越等方面。我們有理由相信在不遠的將來，將有越來越多的內(nèi)置式。多的內(nèi)置式。 對于大量的節(jié)點，怎樣合理調度使得最后產(chǎn)生的路由對于大量的節(jié)點，怎樣合理調度使得最后產(chǎn)生的路由路徑合理有效，都是需要研究的方向。路徑合理有效，都是需要研究的方向。 全網(wǎng)跳頻技術，抗干擾技術等都是需要探討的。全網(wǎng)跳頻技術，抗干擾技術等都是需要探討的。 CC2530 是基于2.45GHz，IEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE上的一個片上系統(tǒng)解決方案。 CC2530芯片結合了RF無線收發(fā)器； 增強型8051 CPU； 系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存32/64/128/256KB 8KB RAM 和GPIO、A