Zigbee基本通信实验MDKWord文件下载.docx

1、更强的存储能力和计算能力可使其在空闲时起网络路由器作用；也能用作终端设备。 精简功能设备：精简功能设备（Reduced-Function Device，RFD）只能传送信息给FFD或从FFD接收信息，其设备特性有：附带有限的功能来控制成本和复杂性；在网络中通常用作终端设备； RFD由于省掉了内存和其他电路，降低了ZigBee部件的成本，而简单的8位处理器和小协议栈也有助于降低成本。2. 网络节点类型。从网络配置上，ZigBee网络中有3种类型的节点：ZigBee协调点、ZigBee路由节点和ZigBee终端节点。 ZigBee协调点：ZigBee协调点在IEEE 802.15.4中也称为PAN

2、（Personal Area Network）协调点（ZigBee Coordinator，ZC），在无线传感器网络中可以作为汇聚节点。ZigBee协调点必须是FFD，一个ZigBee网络只有一个ZigBee协调点，它往往比网络中其他节点的功能更强大，是整个网络的主控节点。它负责发起建立新的网络、设定网络参数、管理网络中的节点以及存储网络中节点信息等，网络形成后也可以执行路由器的功能。ZigBee协调点是3种类型ZigBee节点最为复杂的一种，一般由交流电源持续供电。 ZigBee路由节点：ZigBee路由节点（ZigBee Router，ZR）也必须是FFD。ZigBee路由节点可以参与路由

3、发现、消息转发，通过连接别的节点来扩展网络的覆盖范围等。此外，ZigBee路由节点还可以在它的个人操作空间（POS，Personal Operating Space）中充当普通协调点（IEEE 802.15.4称为协调点）。普通协调点与ZigBee协调点不同，它仍然受ZigBee协调点的控制。 ZigBee终端节点：ZigBee终端节点（ZigBee EndDevice，ZE）可以是FFD或者RFD，它通过ZigBee协凋点或者ZigBee路由节点连接到网络，但不允许其他任何节点通过它加入网络，ZigBee终端节点能够以非常低的功率运行。3. 网络工作模式。ZigBee网络的工作模式可以分为信

4、标（Beacon）和非信标（Non-beacon）2种模式，信标模式实现了网络中所有设备的同步工作和同步休眠，以达到最大限度的功耗节省，而非信标模式则只允许ZE进行周期性休眠，ZC和所有ZR设备必须长期处于工作状态。信标模式下，ZC负责以一定的间隔时间（一般在15ms4min）向网络广播信标帧，2个信标帧发送之间有16个相同的时槽，这些时槽分为网络休眠区和网络活动区2个部分，消息只能在网络活动区的各时槽内发送。非信标模式下，ZigBee标准采用父节点为ZE子节点缓存数据，ZE主动向其父节点提取数据的机制，实现ZE的周期性（周期可设置）休眠。网络中所有父节点需为自己的ZE子节点缓存数据帧，所有Z

5、E子节点的大多数时间都处于休眠模式，周期性的醒来与父节点握手以确认自己仍处于网络中，其从休眠模式转入数据传输模式一般只需要15ms。4.3 ZigBee的网络拓扑结构ZigBee主要采用了3种组网方式：星型网、网状网和簇状网。其中网络协调器相当于本试验中的中心节点，全功能设备相当于本试验中的路由节点，精简功能设备相当于本试验中的终端节点。 如图1所示在星型网中，一个功能强大的主器件位于网络的中心，作为网络协调者，其它的主器件或从器件分布在其覆盖范围内。由于网络协调者定义了整个网络的时分复用和多址接人方式，因此星型网的控制和同步都比较简单，通常用在设备薯莨比较少的场合。图1 星型网 如图2所示，

6、网状网是由主器件连接在一起形成的，网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能；图2 网状网 星型网和网状网相结合则形成了簇状网，如图3所示。各个子网内部都以星型网连接。其主器件又以对等的方式连接在一起。信息流首先传到同一个子网内的主节点。通过网关节点达到更高层的子网，随后继续上传，直至到达中心采集设备。中心采集设备与普通的WPAN设备相比具有更强的处理能力。簇状网可以用于覆盖范围较大的区域，图3 簇状网在上述网络拓扑结构中，网络的形成和维护通过设备间的通信自动实现，不需要人32干预网络的建立、扩展或者

7、减小。ZigBee网络中的所有设备都被动态分配到IEEE地址。4.4 SZ05-ZBEE嵌入式无线通信模块介绍顺舟科技SZ05系列嵌入式无线通信模块，集成了符合ZIGBEE协议标准的射频收发器和微处理器，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活、性能可靠稳定等优点和特性；可实现点对点、一点对多点、多点对多点之间的设备间数据的透明传输；可组成星型、树型和蜂窝型网状网络结构。SZ05系列无线通信模块数据接口为TTL电平收发接口。可以实现数据的广播方式发送、按照目标地址发送模式，除可实现一般的点对点数据通信功能外，还可实现多点之间的数据通讯，串口通信使用方法简单便利，可以大大简短模块的嵌入匹配时间进

8、程。SZ05系列无线通信模块分为中心协调器、路由器和终端节点，这三类设备具备不同的网络功能，中心协调器是网络的中心节点，负责网络的发起组织、网络维护和管理功能；路由器负责数据的路由中继转发，终端节点只进行本节点数据的发送和接收。中心协调器、路由器和终端节点这三种类型的设备在硬件结构上完全一致，只是设备嵌入软件不同，只需通过跳线设置或软件配置即可实现不同的设备功能。表1描述了模块左侧引脚相应标识表1 模块左侧引脚说明引脚号标识功能备注1GND电源地2+5V电源正5V输入3RX1/TTLTTL 电平输入4TX1/TTLTTL 电平输出接用户系统输入RX5SGND串口RS232 信号地信号地6TX2

9、/RS232串口RS232输出接用户232 输入7RX2/RS232串口RS232输入接用户232 输出8系统保留悬空9RESET系统复位低电平复位表2描述了模块右侧引脚相应标识表2 模块右侧引脚说明DATA串口数据收发指示低电平点亮，数据收发即闪烁RUN系统运行指示低电平点亮，间隔1 秒闪烁NET网络指示低电平点亮，中心节点建网成功点亮，从节点入网后点亮。ALARM系统告警指示低电平点亮SLEEP低功耗低电平进入低功耗，高电平或悬空正常运行。CONFIG配置接口低电平有效，或加跳线帽，进入系统配置状态。4.5 Zigbee模块配置SZ05-ZBEE 无线通信模块复位后，CONFIG引脚进入低

10、电平状态3 秒，系统进入配置状态；高电平或悬空状态则进入工作状态。配置接口是用于对本产品的某些参数进行配置的接口，串口信号为RS232配置如表3所示：表3 配置模式时串口参数配置串口参数配置值串口波特率38400串口校验NONE数据位停止位设备配置选项如下所示：1. 通信信道CHANNEL设置如表4所示。表4 通信信道参数配置CHANNEL选项配置说明2.425GHZ2.450GHZE2.475GHZF2.480GHZGAUTO模式，自动选择最佳信道。2. 网络类NET_TYPE设置如表5所示。表5 网络类型参数配置NET_TYPE选项网络选项MESH网状网主从网络，网络中心必须有唯一的中心节

11、点。在同一个网络中，网络类型必须设置相同。STAR星型网PEER对等网非主从网，无中心节点。3. 设备类型NODE_TYPE设置如表6所示。表6 设备类型参数配置NODE_TYPE选项设备类型PAN_Coord中心节点ROUTER中继路由兼有终端设备功能END_DEVICE终端设备4. 网络号NET_ID设置如表7所示。表7 网络号参数配置NET_ID选项选项ID范围NET_ID00-FF同个网络中ID必须相同5. 数据发送模式TX_TYPE设置如表8所示。表8 数据发送模式参数配置TX_TYPE选项BROADCAST广播模式无需目标地址。目标地址为2 字节的MAC 地址，加在数据包前即可。M

12、ASTERSLAVE主从模式中心节点必需目标地址，非中心节点无需目标地址。 POINTPOINT点对点必需目标地址。6. 设备地址MAC_ADDR设置如表9所示。表9 设备地址参数配置MAC_ADDR选项选项MAC_ADDR0000-FFFF中心节点为0000同个网络不能有相同地址节点7. 数据类型DATA_TYPE设置如表10所示。表10 数据类型参数配置DATA_TYPE选项数据类型ASCIIASCII码只在按目标地址发送情况下设置，在广播发送情况下无须设置。HEX16进制8. 数据位DATA_BIT设置如表11所示。表11 数据位参数配置DATA_TYPE 选项数 据 类 型配 置 说

13、明7+1+17位数据+1位校验+1位停止需要跟数据校验设置结合起来选择。8+0+17位数据+无校验+1位停止8+1+18 位数据+1位校验+1位停止9. 波特率设置。10. 数据校验DATA_PARITY设置如表12所示。表12 数据校验参数配置DATA_PARIT选项无校验选择匹配的校验类型。EVEN偶校验ODD奇校验11. 串口超时TIME_OUT设置。12. 数据源地址SRC_ADDR设置如表13所示。表13 数据源地址是否输出参数配置SRC_ADR 选项数据源地址NOT OUTPUT不输出源地址根据应用需要选择是否输出数据包源地址。16进制输出ASCII输出 16 进制方式输出源地址格

14、式：2 字节源地址+有效数据； ASCII 方式输出源地址格式：4 字节源地址+有效数据。4.6 数据发送格式说明1. 数据发送模式如表14所示。表14 数据发送模式表模块类型发送模式目标节点广播网内所有非中心节点数据直接发送主从或点对点目标地址的节点目标地址+数据非中心节点主从2. 数据发送帧格式如表15所示。表15 数据发送帧格式数据编码数据帧格式不需要做任何变动16 进制目标地址2字节目标地址+数据ASCII目标地址4字节目标地址+数据4.7 硬件连接图4 Zigbee与主板之间的硬件连接其中引脚11和10分别连到主板的地和电源；引脚12和13分别连接到主板Extern B1区的TXD和

15、RXD；引脚9和18分别连接到主板Extern B1区的SP1TXD和SP1RXD。5 实验步骤5.1 准备实验环境使用ULINK2仿真器连接Embest EduKit-IV实验平台的主板JTAG接口；使用Embest EduKit-IV实验平台附带的交叉串口线，连接实验平台主板上的COM2和PC机的串口（一般PC只有一个串口，如果有多个请自行选择，笔记本没有串口设备的可购买USB转串口适配器扩充）；使用Embest EduKit-IV实验平台附带的电源适配器，连接实验平台主板上的电源接口。5.2 串口接收设置在PC机上运行windows自带的超级终端串口通信程序，或者使用实验平台附带光盘内设

16、置好了的超级终端实验光盘路径，设置超级终端：波特率115200、1位停止位、无校验位、无硬件流控制，或者使用其它串口通信程序。（注：超级终安端串口的选择根据用户的PC串口硬件不同，请自行选择，如果PC机只有一个串口，一般是COM1）5.3 打开实验例程1）拷贝实验平台附带光盘实验例程文件夹到MDK的安装路径：KeilARMBoardsEmbest（如果本实验之前已经拷贝，可以跳过这一步）。用户也可拷贝工程到任意目录，本实验为了便于教学，故统一实验路径）；2）运行Vision IDE for ARM软件，点击菜单栏“Project”，选择“Open Project”，在弹出的对话框选择实验例程目

17、录ZGB_Test子目录下的ZGB_Test.Uv2工程。3）默认打开的工程在源码编辑窗口会显示实验例程的说明文件readme.txt，详细阅读并理解实验内容。4）工程提供了两种运行方式：一是下载到SDRAM中调试运行，二是固化到Nor Flash中运行。用户可以在工具栏Select Target下拉框中选择在RAM中调试运行还是固化Flash中运行。如下图所示：图5 选择运行方式下面实验将介绍下载到SDRAM中调试运行，所以我们在Select Target下拉框中选择Uart_Test IN RAM。5）接下来开始编译链接工程，在菜单栏“Projiet”选择“Build target”或者“

18、Rebuild all target files”编译整个工程，用户也可以在工具栏单击“”或者“”进行编译。6） 编译完成后，在输出窗口可以看到编译提示信息，比如“.SDRAMZGB_Test.axf - 0 Error（s）, 1 Warning（s）.”，如果显示“0 Error（s）”即表示编译成功。7）拨动实验平台电源开关，给实验平台上电，单击菜单栏Debug-Start/Stop Debug Session项将编译出来的映像文件下载到SDRAM中，或者单击工具栏“”按钮来下载。8）下载完成后，单击菜单栏Debug-Run项运行程序，或者单击工具栏“”按钮来全速运行程序。用户也可以使用

19、进行单步调试程序。9）全速运行后，用户可以在超级终端看到程序运行的如下消息：* * 英蓓特EduKit系列嵌入式教学系统平台 * * Embest EduKit Series Embedded Teaching Platform * * Press input ENTER to enter running mode or SPACE to enter config mode! It will enter running mode in 4 seconds.10）用户可以在5秒按下空格健来使系统进入配置模式，在此模式下用户可以根据需要配置自己的系统参数。进入配置模式下会出现如下所示信息： It

20、will enter running mode in 3 seconds. Enter config mode. * Enter 0 to exit config mode, then enter running mode. Enter 1 to configure MAC_Addr. Enter 2 to configure Node_Type. Enter 3 to configure Net_Type. Enter 4 to configure Net_ID. Enter 5 to configure Channel. Enter 6 to configure Data_Type. En

21、ter 7 to configure Tx_Type. Enter 8 to configure Baud_Rate. Enter 9 to configure Parity. Enter A to configure Data_Bit. Enter B to configure Time_Out. Enter C to configure Src_Addr. Please input your choice:11）上一步中出现的信息中有1个输入菜单，包括13个输入选择。输入0为退出配置模式而进入运行模式；会出现如下所示信息： 0 Enter running mode. Send data b

22、y setting the letter $ at the beginning and at the end.12）输入1为配置当前设备物理地址在0x0000到0xFFFF之间，会出现如下所示信息； 1 Please input 0000FFFF:13）输入2为配置当前设备的节点类型，可以是路由节点、中心节点或终端设备，会出现如下所示信息； 2 Please input 0-PAN_Coord, 1-ROUTER, 2-END_DEVICE:14）输入3为配置当前设备所属的网络类型，可以是主从网、星型网或对等网会出现如下所示信息； 3MESH, 1-STAR, 2-PEER:15）输入4为配置

23、当前设备所属网络的网络ID，范围为在0x00到0xFF之间，会出现如下所示信息； 4 Please input 00FF:16）输入5为配置当前设备通信信道，可以是2.425GHZ、2.450GHZ、2.475GHZ、2.480GHZ或自动模式会（注意同一个网络中的节点的此参数应该设置相同），出现如下所示信息； 52.425GHZ, 1-2.450GHZ, 2-2.475GHZ, 3-2.480GHZ, 4-AUTO MODE :17）输入6为配置当前设备设备类型，会出现如下所示信息； 6ASCII, 1-HEX :8）输入7为配置当前设备的发送模式，会出现如下所示信息； 7BROADCAST, 1-MASTER-SLAVE, 2-POINT-POINT:19）输入8为配置当前设备的UART通信的波特率，会出现如下所示信息； 81200, 1-