Zigbee培訓(xùn)課件201305

1、物聯(lián)網(wǎng)zigbee技術(shù)培訓(xùn)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(shù)和應(yīng)用簡(jiǎn)介 zigbee技術(shù) zigbee硬件設(shè)計(jì)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(chǔ)實(shí)驗(yàn)、無線射頻實(shí)驗(yàn)、組網(wǎng)實(shí)驗(yàn) 智慧家居 智慧教室 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 遠(yuǎn)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(shù)（采用CC2530,重點(diǎn)） 無線wifi技術(shù) 無線藍(lán)牙技術(shù)注意事項(xiàng)：以上無線均采用低功耗 RFID技術(shù)（低頻125K、高頻13.56M、超高頻860-960之間） GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 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(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距詞。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。離、低功耗的無線通信技術(shù)。 其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)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(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。可以嵌入各種設(shè)備。 簡(jiǎn)而言之，簡(jiǎn)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(shù)。功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。 工業(yè)自動(dòng)化和家庭智能化對(duì)無線數(shù)據(jù)通信工業(yè)自動(dòng)化和家庭智能化對(duì)無線

3、數(shù)據(jù)通信的需求越來越強(qiáng)烈，而藍(lán)牙技術(shù)對(duì)于這一的需求越來越強(qiáng)烈，而藍(lán)牙技術(shù)對(duì)于這一領(lǐng)域顯然有一定的局限。領(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上建立的，從下往上依次是物理層，MAC層，網(wǎng)絡(luò)/安全層，應(yīng)用支持子層，應(yīng)用層。 物理層物理層MAC層層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層安全層安全層應(yīng)用層應(yīng)用

4、層應(yīng)用支持子層應(yīng)用支持子層ZigBee聯(lián)盟聯(lián)盟IEEE 802.15.4用戶用戶硬件實(shí)現(xiàn)硬件實(shí)現(xiàn)ZigBee平臺(tái)通信棧平臺(tái)通信棧應(yīng)用層應(yīng)用層物理層MAC層網(wǎng)絡(luò)/安全層支持/應(yīng)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(wù)。主要目的：控制RF收發(fā)器工作。負(fù)責(zé)設(shè)備間無線數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和結(jié)束確認(rèn)模式的數(shù)據(jù)傳送和接收。建立新網(wǎng)絡(luò)，保證數(shù)據(jù)的傳輸。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保證數(shù)據(jù)的完整性。應(yīng)用支持層根據(jù)服務(wù)和需求使多個(gè)器件之間進(jìn)行通信。應(yīng)用層主要根據(jù)具體應(yīng)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(luò)協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器全功能設(shè)備全功能設(shè)備

5、(FFD,Router):(FFD,Router):可以支持可以支持任何一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以作為網(wǎng)絡(luò)任何一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以作為網(wǎng)絡(luò)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(shè)備進(jìn)行通信任何一種設(shè)備進(jìn)行通信精簡(jiǎn)功能設(shè)備精簡(jiǎn)功能設(shè)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(luò)協(xié)商者進(jìn)行通協(xié)商者，可以和網(wǎng)絡(luò)協(xié)商者進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單信，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。主協(xié)調(diào)器路由器終端設(shè)備主協(xié)調(diào)器路由器終端設(shè)備主協(xié)調(diào)器路由器終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器：包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息，是3種設(shè)備類型中嘴復(fù)雜的一種，存儲(chǔ)容量最大、計(jì)算能力最強(qiáng)。發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)

6、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間的路由消息、不斷地接收信息。全功能設(shè)備（全功能設(shè)備（FFD）：）：可以擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，形成網(wǎng)絡(luò)，讓其他的FFD或是精簡(jiǎn)功能裝置（RFD）連結(jié)，F(xiàn)FD具備控制器的功能，可提供信息雙向傳輸。精簡(jiǎn)功能設(shè)備（精簡(jiǎn)功能設(shè)備（RFD）：）：RFD只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息。通信可靠機(jī)制通信可靠機(jī)制ZigBee采用了采用了CSMA-CA的碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要的碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突；明晰的信道檢測(cè)競(jìng)爭(zhēng)和沖突；明晰的信道檢測(cè)MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)

7、傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接受方的確認(rèn)信息。包都必須等待接受方的確認(rèn)信息。網(wǎng)絡(luò)的自組織自語能力強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的自組織自語能力強(qiáng)ZigBee的自組織功能：無需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感的自組織功能：無需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連結(jié)關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)；知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連結(jié)關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)；ZigBee自愈功能：增加或者刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)位置發(fā)自愈功能：增加或者刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動(dòng)，節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對(duì)網(wǎng)生變動(dòng)，節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，

8、無需人工干預(yù)，保證整個(gè)系統(tǒng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，無需人工干預(yù)，保證整個(gè)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(yīng)用功耗低：功耗低：在低功耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)電池可使用6-24個(gè)月成本低：成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納65000個(gè)設(shè)備時(shí)延短：時(shí)延短：典型搜索設(shè)備時(shí)延為30ms，休眠激活時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15ms。網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，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(quán)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(gè)應(yīng)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(fèi)）的頻段低速無線設(shè)備 TV VCR DVD CD 鼠標(biāo)鼠標(biāo) 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(dòng)化自動(dòng)化控制控制工業(yè)、農(nóng)業(yè)和商業(yè)消費(fèi)電子消費(fèi)電子PC 機(jī)的機(jī)的外圍設(shè)備外圍設(shè)備家庭家庭自動(dòng)化自動(dòng)化玩具和游戲玩具和游戲個(gè)人健康監(jiān)護(hù)總結(jié)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(dòng)出現(xiàn)以后，曾讓工業(yè)控制、家用自動(dòng)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(jià)一直居高不下，影響了這些廠商的使用意愿。的售價(jià)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(fù)雜度、低功耗作為一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效彌補(bǔ)了、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效彌補(bǔ)了低成本、低功耗和低速率無線通信市場(chǎng)的空缺，其成低成本、低功耗和低速率無線通信市場(chǎng)的空缺，其成功的關(guān)鍵在于豐富而便捷的應(yīng)用，而不是技術(shù)本身。功的關(guān)鍵在于豐富而便捷的

11、應(yīng)用，而不是技術(shù)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(zhuǎn)到應(yīng)用的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、互聯(lián)互通測(cè)試和市場(chǎng)推廣將轉(zhuǎn)到應(yīng)用的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、互聯(lián)互通測(cè)試和市場(chǎng)推廣等方面。我們有理由相信在不遠(yuǎn)的將來，將有越來越等方面。我們有理由相信在不遠(yuǎn)的將來，將有越來越多的內(nèi)置式。多的內(nèi)置式。 對(duì)于大量的節(jié)點(diǎn)，怎樣合理調(diào)度使得最后產(chǎn)生的路由對(duì)于大量的節(jié)點(diǎn)，怎樣合理調(diào)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(shù)，抗干擾技術(shù)等都是需要探討的。全網(wǎng)跳頻技術(shù)，抗干擾技術(shù)等都是需要探討的。 CC2530 是基于2.45GHz，IEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE上的一個(gè)片上系統(tǒng)解決方案。 CC2530芯片結(jié)合了RF無線收發(fā)器； 增強(qiáng)型8051 CPU； 系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存32/64/128/256KB 8KB RAM 和GPIO、A