摘要 ZigBee技術(shù)是一種新興的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，以低速率、低功耗、短距離而著稱(chēng)，是目前研究的熱門(mén)技術(shù)。本文簡(jiǎn)要介紹了ZigBee技術(shù)體系結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，以及基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢(shì)；重點(diǎn)介紹了一種采用符合ZigBee技術(shù)的射頻芯片MCl3192實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案，井對(duì)系統(tǒng)硬件接口電路與無(wú)線(xiàn)通信軟件流程作了說(shuō)明。
　　關(guān)鍵詞 ZigBee技術(shù) 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) MCl3192 LPC2138
　　引 言
　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)有許多種（如藍(lán)牙技術(shù)、紅外技術(shù)和超帶寬無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等），推動(dòng)了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。但是，在家庭控制、醫(yī)療護(hù)理和工業(yè)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中不需要很高的帶寬，需要的只是低延遲、低功耗；而如果使用現(xiàn)有的、過(guò)于復(fù)雜的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，將非常耗電，占用過(guò)多的計(jì)算和通信資源。為滿(mǎn)足上述要求，ZigBee技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。ZigBee技術(shù)是一種具有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，把低功耗、低成本作為重要目標(biāo)，主要應(yīng)用于低速傳輸，可以作為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議。
　　傳感器節(jié)點(diǎn)是組成無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本單元，是構(gòu)成無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)平臺(tái)。ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通常是一個(gè)微型嵌入式系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的采集、處理和傳送，是決定網(wǎng)絡(luò)性能的重要因素。本文采用Freescale公司的ZigBee無(wú)線(xiàn)收發(fā)射頻芯片MCl3192和Philips公司的32位ARM芯片LPC2138，完成了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，給出了軟、硬件設(shè)計(jì)方案，并且在硬件基礎(chǔ)上進(jìn)行了結(jié)果分析。
　　1 ZigBee技術(shù)及其優(yōu)勢(shì)
　　ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是由ZigBee聯(lián)盟與IEEE 802．15．4的任務(wù)小組來(lái)共同制定的，其協(xié)議棧主要由5層體系組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，物理層和MAC層標(biāo)準(zhǔn)主要由IEEE 802．15．4的任務(wù)小組完成；網(wǎng)絡(luò)層和安全層由ZigBee聯(lián)盟制定；應(yīng)用層的開(kāi)發(fā)則根據(jù)用戶(hù)的應(yīng)用需要對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)，用戶(hù)提供機(jī)動(dòng)、靈括的組網(wǎng)方式。
　　ZigBee技術(shù)適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)，特別是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：功耗低。由于其傳輸速率低，發(fā)射功率儀為1mW，所以功耗很低；而且采用了休眠模式，因此ZigBee設(shè)備非常省電。據(jù)估算，ZigBee設(shè)備僅靠?jī)晒?jié)五號(hào)電池就可以維持長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月～2年左右的使用時(shí)間。
　　
　　時(shí)延短。通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，典型的搜索設(shè)備的時(shí)延為30ms，休眠激活的時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接人的時(shí)延為15ms。因此，ZigBee技術(shù)適用于對(duì)時(shí)延要求苛刻的無(wú)線(xiàn)控制等應(yīng)用。
　　網(wǎng)絡(luò)容量大。一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和1個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)最多可以同時(shí)存在100個(gè)獨(dú)立而且互相重疊覆蓋的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。
　　安全可靠。采取了碰撞避免策略，避開(kāi)了發(fā)送數(shù)據(jù)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突；采用完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息；還提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權(quán)和認(rèn)證。
　　基于以上特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，ZigBee技術(shù)在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用將有廣闊的發(fā)展空間。