（精品）zigbee技術(shù)實(shí)用開發(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)用開發(fā)參考指南技術(shù)實(shí)用開發(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)化的過程中，經(jīng)歷了很多變遷，國際間的技術(shù)推廣、技術(shù)本身透過廠商產(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ZigBe

2、e技術(shù)的發(fā)展，本身就是國際組織，各個科研機(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，用戶需求對于ZigBee這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展，特別是產(chǎn)品形式，起到的一個塑造力。1.2應(yīng)用中的問題應(yīng)用中的問題筆者在ZigBe

3、e模塊研發(fā)與應(yīng)用中，碰到不少的客戶，咨詢同樣的問題，將這些問題匯總起來，我們不難看出，設(shè)計(jì)一個2.4G無線通訊系統(tǒng)，需要考慮的幾個方面：?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？這是一個不容易回答的問題，在標(biāo)準(zhǔn)流程的無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，現(xiàn)場勘查與信道評估是項(xiàng)目開始之前的準(zhǔn)備工作，無線通訊系統(tǒng)沒有了信號線，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，便像一個材質(zhì)混雜的導(dǎo)線，不了解現(xiàn)

4、場情況，你沒辦法說從發(fā)射到接收之間，信號衰減了多少，更無法評估無線信號傳播距離，因此，信道評估應(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)于無線信號傳輸?shù)囊恍┗局R，主要體現(xiàn)在以下三個方面。?無線信號衰減曲線如圖1所示，信號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)，通常會有40db的信號衰減，1米到10米又有20db的衰減，也就是說到達(dá)1

5、0米，即使空間中沒有任何障礙物，輸出功率也會由源的0dbm【1mW】，下降到60dbm【1μW】，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表格1所示。無線能量【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，供芯片級應(yīng)用客戶（多為有實(shí)力的代理商）在內(nèi)部開發(fā)無線路由協(xié)議棧，因此在硬件資源上，是具備用戶二次開發(fā)的基礎(chǔ)的。然而目前的現(xiàn)狀是，要么全部開發(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，對客戶開放的程度過深或者過淺，都不利于開發(fā)使用。目前在二次開發(fā)方面做得較好的，筆者認(rèn)為是一家美國的嵌入式軟件公司—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)動來完成，而面向客戶的是類似VB開發(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CEL公司的射頻芯片ZICM2410的版本，也有針對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，并且對每個用戶，都有六個節(jié)點(diǎn)的免費(fèi)授權(quán)。?排針封裝還是貼片封裝排針封裝還是貼片封裝國外品牌的ZigBee模塊，大都使用貼片形式的ZigBee模塊封裝，這雖然是一個大趨勢，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)問題，因此，針對中國現(xiàn)階段的市場，排針形式的ZigBee模塊，相對會更受工程師的喜愛。?

9、天線接頭的選擇天線接頭的選擇2.4G無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，這其中存在兩個問題：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，對于安裝精密程度不太高的

10、，應(yīng)用環(huán)境較為惡劣的場合，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于外置天線的選擇，有三個參數(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，無源的天線并不會增加系統(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。選擇天