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ZigBee技术在LED灯控制中的应用研究

作者:农村信息
出处:www.lunrr.com
时间:2019-10-09

通信技术是这一领域的“一员”。Zigbee技术在“物联网”领域无处不在。此外,zigbee技术还可以应用到智能电网中,提高电力系统的稳定性。

物联网的繁荣也影响到了主要芯片制造商,他们开始进入具有最低水平的Zigbee(物理层)芯片。作为最具实力的芯片制造商,德州仪器还为Zigbee推出了一系列开发工具和芯片。最新的硬件平台cc2530开发板是以增强型8051单片机为核心。结合德州仪器的z-stack协议,功能非常强大,可以完成生产商的各种生产要求。它还具有更好的射频性能、可编程的256kb存储器、更小的封装和红外产生电路,不仅支持zigbee协议,还构成了传输距离超过100米的通信网络。

1 Zigbee无线通信技术

zigbee的源头是蜜蜂。如果蜜蜂找到花蜜,它会通过“之字形”字符与同伴交流,传递信息,并收集同伴收集花蜜。由于这种生物信息传输的特点,有着很高的效率,所以该技术系统被命名为“zigbee”。本质上,zigbee是基于ieee 802.15.4无线通信标准技术的。它不仅是ieee 802.15.4的名字,因为ieee只开发和处理底层的媒体访问层和物理层协议,而其他层则在后期由zigbee联盟细化。它们在ieee底层。增加并规范了网络层和应用规范层。

完整的ZigBee协议系统由高级应用程序软件层和应用程序规范层组成。基础物理层是所谓的硬件,媒体访问层,它是传输介质,通常指电磁波和数据链路层。这形成了一个完整的ZigBee协议系统,可以直接在网络中基本集线器或路由器上的协调器中使用。

2 ZigBee硬件电路设计

(1)网络传输类型

ZigBee的功能齐全的设备是整个网络的中心,即主设备,它可以与以其为中心的网络中的任何设备进行无线通信,这等效于网络中的神经中枢。功能更强大,功能更强大的设备;相反,存在一种简化的功能设备(也称为子设备),它不具备成为整个网络主干的能力,只能与中央主设备进行通信。

与网络中的其他设备和终端相比,ZigBee协调器在网络中具有更强大的功能。通常,在ZigBee网络中只能允许一个ZigBee协调器,就像汽车只能具有一个引擎一样。作为整个网络的主要控制中心,它主要负责启动网络和配置网络,允许各种终端加入网络。这种传输方法称为广播。

ZigBee终端是一种子设备,需要先通过ZigBee协调器将其添加到网络,然后才能发送数据,执行相关指令以及将数据传输到与其连接的设备。当然,这些终端和协调器都在同一中央控制网络中。 ZigBee终端设备只能被邀请进入网络,而不能自行建立网络。这种传输称为单播。

本文的系统主要基于广播者和协调者的终端单播。

(2)CC2530开发板

CC2530是针对2.4GHz IEEE 802.15.4 ZigBee和RF4CE应用的真正的片上系统解决方案。 CC2530模块具有许多扩展引脚,可轻松扩展其功能,因此也使其可用于多种功能,例如看门狗,控制台灯,警报器等。并且其工作模式之间的转换非常容易,从而进一步降低了功耗。

(3)系统组成

通常,一个网络中可以有n个CC2530模块,但是必须有一个协调器,即ZigBee网络的集线器和n-1个终端模块。通常将协调器设置为广播模式。该实现由代码实现。协调器可以将数据发送到所有其他n个终端模块,即,协调器广播数据。其他n个终端可以接收数据和处理数据。通常将终端设置为单播模式,即所有n-1个终端都将数据发送到协调器集线器,并且可以对单播设置进行编程。

设计的网络系统由协调器模块和终端模块组成。该系统的功能是从终端向协调器单播,并发送命令以打开和关闭控制协调器模块上的四个LED灯,以实现ZigBee网络。最基本的通讯和控制功能。

3 ZigBee无线通信软件的实现

设置协调器和终端后,最重要的任务是系统的软实施。网络联网的工作过程如下:首先,协调器模块在USB数据线上通电,它将自动启动,并创建一个ZigBee网络。此时,模块上的黄色LED会亮起,然后等待终端加入。当终端也开机时,它将自动查找周围网络信道信号。找到它之后,它将申请加入网络并将终端的物理地址发送给协调器。协调器保存终端的地址信息。以上所有过程均通过代码编程完成。必须注意,协调器和终端编写的代码是不同的。

(1)协调员部分

协调器的软件设计主要是指其高级部分,即编程的用户部分。本文使用了德州仪器(TI)为CC2530提供的免费ZigBee协议栈软件IAR810。 C语言是编程平台语言,也是ZStack的官方网站。基于给定的通用模板,本文中提到的项目是通过编辑相应程序的代码来创建的。

协调员调用NLME_Network_Formation之后。 Request()成功建立网络后,它将点亮黄色的LED并通过广播通信发送数据。当终端也开机并进入网络时,终端将搜索协调器发送的网络数据,进行搜索。将来,网络应用程序包将发送到协调器,然后协调器将调用程序代码zb_AllowBind(0xff)进入许可模式,并响应终端的网络应用程序。如果网络成功,将收集终端发送的数据,并调用程序代码zb_SendData-Confirm()进行相应的响应。

(2)终端部分

类似地,在终端发送数据或请求进入网络之前,必须设置终端的通信模式,并且终端的通信模式是单播的。终端搜索网络后,调用程序代码zb_BindDevice()函数发出网络访问请求,等待协调器绑定网络响应的成功响应,并完成绑定操作。否则,它将被定期搜索和应用。

(3)数据指令传输

在本文中,数据传输称为AF发送功能,它可以在enddeviceEB.c中无限发送数据功能。在协议栈中,终端上的“ UP”键定义为SW_1键。按下时,它将被发送。系统将使用1个字符“ 1”来调用此AF函数,并且可以通过调用该函数来完成发送数据命令的任务。

(4)接收数据并处理

为什么协调器模块的LED交替点亮,因为调用了相应的程序“ GENERICAPP_CLUSTERID”,所以它实际上是一个命令编号,类似于诸如“ right”和“ slow interest”的命令。这是一条命令,该处理功能接受数据,当判断为“ GENERICAPP_CLUSTERID”时,LED交替打开和关闭。

4应用程序

本文开发的系统经过协调器调试和终端联网后,可以顺利收发数据,协调器与焦点之间的通信可以正常进行。协调器将由USB数据线供电,黄色LED指示灯将亮起,并且在终端上电后3到4秒钟,终端模块上的黄色LED也将点亮。这指示协调器模块和终端模块。联网成功。接下来,按下端子模块上的控制按钮“ UP”,“ DOWN”,“ RIGHT”和“ LIGHT”,以控制协调器上四个不同颜色的LED的照明。

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