基于CC2420的Zigbee無線網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計
作者：電子科技大學 林煒 吳健
摘 要：Zigbee是專為低速率傳感器和控制網(wǎng)絡設計的無線網(wǎng)絡協(xié)議。本文介紹了基于IEEE 802.15.4的無線網(wǎng)絡協(xié)議Zigbee的主要特征和應用領域,并且根據(jù)其特點,利用單片機和Chipcon公司的CC2420實現(xiàn)了基于Zigbee的無線網(wǎng)絡應用。
關鍵詞：IEEE 802.15.4 無線網(wǎng)絡協(xié)議 Zigbee CC2420
Zigbee是為低速率控制網(wǎng)絡設計的標準無線網(wǎng)絡協(xié)議。Zigbee協(xié)議的一些應用包括建筑自動化網(wǎng)絡、建筑安防系統(tǒng)、工業(yè)控制網(wǎng)絡、遠程抄表以及PC外設。與其他無線協(xié)議相比,Zigbee無線協(xié)議提供了低復雜性、縮減的資源要求,最重要的是它提供了一組標準的規(guī)范,并提供了三個工作頻帶,以及一些網(wǎng)絡配置和可選的安全功能。
1 Zigbee協(xié)議概述
1.1 IEEE 802.15.4
Zigbee協(xié)議使用IEEE 802.15.4規(guī)范作為介質訪問層（MAC）和物理層（PHY）。IEEE 802.15.4總共定義了3個頻帶：2.4GHz、915MHz和868MHz。每個頻帶提供固定數(shù)量的信道。例如,2.4GHz頻帶有16個信道（信道11－26）、915MHz頻帶提供10個信道（信道1－10）而868MHz頻帶提供1個信道（信道0）。
協(xié)議的比特率由所選擇的工作頻率決定。2.4GHz頻帶提供的數(shù)據(jù)速率為250kpbs,915MHz頻帶提供的數(shù)據(jù)速率為20kbps。由于數(shù)據(jù)包開銷和處理延遲,實際的數(shù)據(jù)吞吐量會小于規(guī)定的比特率。
IEEE 802.15.4 MAC數(shù)據(jù)包的最大長度為127字節(jié)。每個數(shù)據(jù)包都由頭字節(jié)和16位CRC值組成。16位CRC值驗證幀的完整性。此外,IEEE 802.15.4還可以選擇使用應答數(shù)據(jù)傳輸機制。使用這種方法,所有特殊ACK標志位置1的幀均會被它們的接收器應答。這就可以確定幀實際上已經(jīng)被傳遞了。如果發(fā)送幀的時候置位了ACK 標志位而且在一定的超時期限內沒有收到應答,發(fā)送器將重復進行固定次數(shù)的發(fā)送,如仍無應答就宣布發(fā)生錯誤。注意接收到應答僅僅表示幀被MAC層正確接收,而不表示幀被正確處理,這是非常重要的。接收節(jié)點的MAC 層可能正確地接收并應答了一個幀,但是由于缺乏處理資源,該幀可能被上層丟棄。因此,很多上層和應用程序要求其他的應答響應。
1.2 網(wǎng)絡配置
Zigbee無線網(wǎng)絡可采用多種類型的配置。
星型網(wǎng)絡配置由一個協(xié)調器節(jié)點（主設備）和一個或多個終端設備（從設備）組成。協(xié)調器是實現(xiàn)了一組很多Zigbee服務的一種特殊的全功能設備（FFD）。終端設備可能是FFD或簡化功能設備（RFD）。RFD是最小
