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ZigBee应用及前景

2014-08-28 16:42
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Zigbee 并不是用来与蓝牙或者其他已经存在的标准竞争,它的目标定位于现存的系统还不能满足其需求的特定的市场,它有着广阔的应用前景。Zigbee 联盟预言在未来的四到五年,每个家庭将拥有50 个Zigbee 器件,较后将达到每个家庭150 个。据估计,到2007 年,Zigbee 市场价值将达到数亿美元。其应用领域主要包括:



    1、家庭和楼宇网络:空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等;
    2、工业控制:各种监控器、传感器的自动化控制;
    3、商业:智慧型标签等;
    4、公共场所:烟雾探测器等;
    5、农业控制:收集各种土壤信息和气候信息;
    6、医疗:老人与行动不便者的紧急呼叫器和医疗传感器等。


    随着国内经济的高速发展,城市的规模在不断扩大,尤其是各种交通工具的增长更迅速,从而使城市交通需求与供给的矛盾日益突出,而单靠扩大道路交通基础设施来缓解矛盾的做法已难以为继。在这种情况下,智能公交系统(AdvancedPublicTransportationSystems,APTS)也就应运而生,并且成为国内研究的热点。在智能公交系统所涉及的各种技术中,无线通信技术尤为引人注目。而ZigBee作为一种新兴的短距离、低速率的无线通信技术,更是得到了越来越广泛的关注和应用。市场上也出现了大量与ZigBee相关的各种产品,根据中国物联网校企联盟的统计分析表明:ZigBee虽然广受推崇,但是在数据中,推出ZigBee相关产品的中小型企业在2012年的发展并不可观。

    其中,比较有竞争力的ZigBee解决方案主要有下面几种:
    (1)Freescale:MC1319X平台;
    (2)Chipcon:SoC解决方案CC2530;
    (3)Ember:EM250ZigBee系统晶片及EM260网络处理器;
    (4)Jennic的JN5121芯片。
    经过市场调研,发现Freescale的MC1319X平台功耗低、价格低廉、硬件集成度高,方便二次开发,射频通信系统的稳定性高。所以,在本文的设计中选用了MaxStream公司与ZigBee兼容的以FreescaleMC1319x芯片组为核心的XBeeProRF模块。下面主要介绍XbeePro的特性、接口应用、操作模式以及在智能公交无线网络中的应用。
    在站牌处通常会有多辆公交车同时到达,一个站牌对应多辆公交车,适合使用星状网布线网络。但为了保证网络的可靠性,当公交车站牌外的通道阻塞时,可以通过其它公交车路由节点转发到站牌,本设计采用网状(Mesh)网模型。可将分布在公交线路上的电子站牌配置为协调器,而将到达的公交车配置为路由器。
    当站牌上ZigBee网络协调器选择一个信道和PANID并启动时,便建立了一个ZigBee个人局网(PAN)。一旦协调器已启动PAN,便可允许路由器和终端设备结点加入PAN。路由器加入PAN时,将收到一个16位的网络地址,并且能够发送和接收来自PAN内其他设备的数据。PAN协调器的网络地址总是0。由于站牌上ZigBee模块的网络物理地址是少有的,可以通过物理地址向站牌发送信息。
    (5)在3.3V电源下,发送电流为215mA,接收电流为55mA:
    (6)在网络性能方面,具有DSS(直接序列扩频)功能,可以组成对等网、点对点及点对多点网络,具有12个软件可选的直接序列信道,每个信道有65000个可用网络地址。
XBeePro模块体积小,功耗低,接口简单,容易使用,非常适用于低数据速率的短距离通信应用,尤其是无线传感网络的设计应用。XBeePro模块还提供有免费X-CTU测试软件以便能够轻松测试和配置网络。该模块还可以通过下载该公司较新的固件(Firmware),使用户在使用原有硬件模块的基础上,获得较新的功能,从而为设计提供了极大的灵活性。
    2XBeePro模块的操作模式
    XBeePro有空模式、接收模式、发送模式、睡眠模式和命令模式等5种操作模式。每一种操作模式都有透明方式和应用程序接口(API)方式两种操作方式。当工作在透明方式时,模块可起到替代串口线的作用,并以字节为单位来处理各种信息;当工作在API方式下,所有进出模块的数据均被包含在定义模块的操作和事件的帧结构中。