（精品）zigbee技術(shù)實(shí)用開(kāi)發(fā)參考指南

1、產(chǎn)品應(yīng)用筆記產(chǎn)品應(yīng)用筆記?2008GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.LTD.1無(wú)線通信在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用講座(27)ZigBee技術(shù)實(shí)用開(kāi)發(fā)參考指南技術(shù)實(shí)用開(kāi)發(fā)參考指南1.1概述概述ZigBee技術(shù)發(fā)展了很多年，這項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中，經(jīng)歷了很多變遷，國(guó)際間的技術(shù)推廣、技術(shù)本身透過(guò)廠商產(chǎn)品的不同設(shè)計(jì)，以及最終用戶根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)產(chǎn)品的特定需求，都在塑造著ZigBee技術(shù)的實(shí)用化形式，可以說(shuō)ZigBe

2、e技術(shù)的發(fā)展，本身就是國(guó)際組織，各個(gè)科研機(jī)構(gòu)，政府部門，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)廠商以及無(wú)數(shù)的客戶，共同參與繪制的一幅圖畫。本文站在ZigBee技術(shù)應(yīng)用的第一線，關(guān)注ZigBee無(wú)線通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，用戶最為關(guān)心的一些因素，之所以關(guān)注這些因素，一方面用戶可以將本文看做應(yīng)用ZigBee無(wú)線技術(shù)參考指南，另一方面，我們又可以從中窺探到，用戶需求對(duì)于ZigBee這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展，特別是產(chǎn)品形式，起到的一個(gè)塑造力。1.2應(yīng)用中的問(wèn)題應(yīng)用中的問(wèn)題筆者在ZigBe

3、e模塊研發(fā)與應(yīng)用中，碰到不少的客戶，咨詢同樣的問(wèn)題，將這些問(wèn)題匯總起來(lái)，我們不難看出，設(shè)計(jì)一個(gè)2.4G無(wú)線通訊系統(tǒng)，需要考慮的幾個(gè)方面：?模塊能傳多遠(yuǎn)，能滿足我的模塊能傳多遠(yuǎn)，能滿足我的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)需要嗎？需要嗎？這是一個(gè)不容易回答的問(wèn)題，在標(biāo)準(zhǔn)流程的無(wú)線系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)勘查與信道評(píng)估是項(xiàng)目開(kāi)始之前的準(zhǔn)備工作，無(wú)線通訊系統(tǒng)沒(méi)有了信號(hào)線，空間成為了信道，我們知道不同材料的傳播速度不一樣，復(fù)雜的空間物體布局，便像一個(gè)材質(zhì)混雜的導(dǎo)線，不了解現(xiàn)

4、場(chǎng)情況，你沒(méi)辦法說(shuō)從發(fā)射到接收之間，信號(hào)衰減了多少，更無(wú)法評(píng)估無(wú)線信號(hào)傳播距離，因此，信道評(píng)估應(yīng)該在前期做好勘查，并讓設(shè)計(jì)人員參與其中，做好勘查記錄。得到現(xiàn)場(chǎng)的資料之后，要知道ZigBee模塊是否能達(dá)到要求，我們還需要知道一些關(guān)于無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)囊恍┗局R(shí)，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。?無(wú)線信號(hào)衰減曲線如圖1所示，信號(hào)在自由空間按照指數(shù)形式衰減，離發(fā)射源最近的1米內(nèi)，通常會(huì)有40db的信號(hào)衰減，1米到10米又有20db的衰減，也就是說(shuō)到達(dá)1

5、0米，即使空間中沒(méi)有任何障礙物，輸出功率也會(huì)由源的0dbm【1mW】，下降到60dbm【1μW】，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表格1所示。無(wú)線能量【dbm】01009480604011401101005001k5k離源的距離【米】產(chǎn)品應(yīng)用筆記產(chǎn)品應(yīng)用筆記?2008GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.LTD.3較為簡(jiǎn)單的應(yīng)用，可以考慮在內(nèi)嵌MCU的單射頻芯片當(dāng)中，嵌入自己的應(yīng)用，完成全部的功能，目前市面上的ZigBee模塊一般作為一

6、個(gè)通訊模塊使用，然而射頻芯片不少有集成了8位甚至32位的MCU核，供芯片級(jí)應(yīng)用客戶（多為有實(shí)力的代理商）在內(nèi)部開(kāi)發(fā)無(wú)線路由協(xié)議棧，因此在硬件資源上，是具備用戶二次開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)的。然而目前的現(xiàn)狀是，要么全部開(kāi)發(fā)工作都交給客戶，廠商只提供一些底層函數(shù)，，要么僅提供為數(shù)不多的AT配置命令，實(shí)際上，對(duì)客戶開(kāi)放的程度過(guò)深或者過(guò)淺，都不利于開(kāi)發(fā)使用。目前在二次開(kāi)發(fā)方面做得較好的，筆者認(rèn)為是一家美國(guó)的嵌入式軟件公司—Synapsewireless，該公

7、司專門為專業(yè)射頻廠商提供無(wú)線路由固件，采取虛擬機(jī)腳本的形式，大部分的路由和底層操作都由底層驅(qū)動(dòng)來(lái)完成，而面向客戶的是類似VB開(kāi)發(fā)環(huán)境的IDE編程環(huán)境，用戶程序以腳本的形式下載到虛擬機(jī)中，被虛擬機(jī)按照事件驅(qū)動(dòng)的形式執(zhí)行，用戶體驗(yàn)非常好。Synapsewireless公司的固件稱為SNAP，有專門針對(duì)CEL公司的射頻芯片ZICM2410的版本，也有針對(duì)TI、飛思卡爾以及Ateml公司的射頻芯片版本。周立功公司代理的CEL公司模塊ZICM24

8、10以及自主研發(fā)模塊ZM2410，都可以運(yùn)行SNAP固件，并且對(duì)每個(gè)用戶，都有六個(gè)節(jié)點(diǎn)的免費(fèi)授權(quán)。?排針?lè)庋b還是貼片封裝排針?lè)庋b還是貼片封裝國(guó)外品牌的ZigBee模塊，大都使用貼片形式的ZigBee模塊封裝，這雖然是一個(gè)大趨勢(shì)，但是在焊接工藝還不太成熟的廠商，以及應(yīng)用初期階段(可能需要更改模塊)，這樣的封裝是比較麻煩的，焊接與拆卸不但麻煩，還容易出現(xiàn)問(wèn)題，因此，針對(duì)中國(guó)現(xiàn)階段的市場(chǎng)，排針形式的ZigBee模塊，相對(duì)會(huì)更受工程師的喜愛(ài)。?

9、天線接頭的選擇天線接頭的選擇2.4G無(wú)線模塊外置天線一般有兩種形式的接頭，如圖2所示一種為U.FL接頭，體積很小，一種是SMA接頭。模塊上的U.FL接頭需要通過(guò)天線轉(zhuǎn)接線轉(zhuǎn)到SMA接頭上，才能與外置天線連接，這其中存在兩個(gè)問(wèn)題：一是饋線的接頭扣得不緊容易造成連接不牢靠，這是系統(tǒng)中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，必須使用優(yōu)質(zhì)廠商【如日本村田公司】的射頻饋線，，二是這樣的小接頭不能使用較粗的饋線，這在一定程度上產(chǎn)生了線路損耗，因此，對(duì)于安裝精密程度不太高的

10、，應(yīng)用環(huán)境較為惡劣的場(chǎng)合，建議使用直接是SMA接頭的模塊，直接將模塊安置在產(chǎn)品PCB靠近外殼的邊上。圖2不同形式的天線接頭?外置天線的選擇外置天線的選擇對(duì)于外置天線的選擇，有三個(gè)參數(shù)，頻段、增益和駐波比。不同頻段的天線是不能混用的，除非特別指明是寬頻段天線，否則ZigBee必須使用2.4G的天線。天線的作用僅僅是將球型輻射的功率，變成水平或者扇形的，無(wú)源的天線并不會(huì)增加系統(tǒng)的輸出功率，而只是在其輻射區(qū)域，相比于球型輻射增強(qiáng)了信號(hào)。選擇天