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Z-Accel 2.4 GHz ZigBee㈢ Processor
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Z-Accel 2.4 GHz ZigBee?? Processor
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Z-Accel 2.4 GHz ZigBee㈢ Processor
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Z-Accel 2.4 GHz ZigBee?? Processor
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摘要：針對(duì)有線測(cè)量系統(tǒng)的布線紛繁復(fù)雜，系統(tǒng)容易老化，成本高，靈活性差，不具有可移動(dòng)性的缺點(diǎn)進(jìn)行了基于cc2480 ieee 802.15.4/zigbee 片上解決方案和ds18b20 數(shù)字溫度傳感器的無線溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)采集待測(cè)對(duì)象內(nèi)任意點(diǎn)處的溫度值，并能向用戶端顯示所采集到的溫度值。該系統(tǒng)方便架設(shè)，易于使用和維護(hù)。 0 引言 隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，zigbee 無線通信技術(shù)的發(fā)展日益成熟，其被廣泛應(yīng)用于無線傳感器測(cè)量網(wǎng)絡(luò)、工農(nóng)業(yè)監(jiān)控、智能交通、智能家居等眾多領(lǐng)域。zigbee 無線通信技術(shù)的低功耗、短距離、低成本、布網(wǎng)靈活等特點(diǎn)十分適用于需要自動(dòng)連續(xù)采集數(shù)據(jù)、局域分布測(cè)量、大范圍聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的測(cè)量場(chǎng)合。 傳統(tǒng)的有線溫度采集系統(tǒng)，布線紛繁復(fù)雜，系統(tǒng)容易老化，成本高，靈活性差，不具有可移動(dòng)性，而無線溫度采集傳輸系統(tǒng)能解決這些問題，并能節(jié)約人力資源。利用無線溫度采集傳輸技術(shù)還可以減少工作人員的人身危害，不用他們冒險(xiǎn)就可以采集到現(xiàn)場(chǎng)的溫度。 本文設(shè)計(jì)了一種基于zigbee 無線通信技術(shù)的溫度測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的無線通信，同時(shí)上位機(jī)對(duì)溫度信息進(jìn)
過全功能路由節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接力傳遞，來擴(kuò)大整個(gè)數(shù)據(jù)采集范圍。最終采集節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部存儲(chǔ)，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的校正處理，提升其測(cè)量精度，得出理想可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。按照行業(yè)規(guī)范的統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸格式調(diào)制數(shù)據(jù)，最終通過gprs模塊或者rs232/rs485通信接口傳送至數(shù)據(jù)顯示終端進(jìn)行觀測(cè)分析。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。 2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的硬件部分主要包括前端信號(hào)采集放大電路和數(shù)據(jù)通信電路兩部分，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)包括有主控制器msp430f149,cc2480協(xié)處理器，電池電源，多路土壤溫度、水分傳感器電路以及采樣放大電路。主控制器msp430f149是一款來自ti公司的16位低功耗處理器，多達(dá)5種低功耗模式適用于設(shè)計(jì)干電池供電要求的設(shè)備，片上集成性能出色的外設(shè)模塊，片內(nèi)有60 kb的flash和2 kb的ram.zigbee協(xié)處理器cc2480通過4線spi接口和主控mcu的通信完成數(shù)據(jù)的傳輸采集。前端信號(hào)采集通過適合于埋設(shè)在土壤中測(cè)量土壤溫度、水分的pt100鉑熱電阻和多路fdr土壤水分傳感器來完成。此外，對(duì)于鉑熱電阻測(cè)得的微弱電流信號(hào)需通過低功
有利于保護(hù)視力及延長(zhǎng)燈泡壽命。 (2)延時(shí)功能：當(dāng)按下延時(shí)按鍵后，所有燈光將在一定時(shí)間后全部關(guān)閉。 (3)全開全關(guān)：實(shí)現(xiàn)一鍵控制全部燈光的開關(guān)功能。 3 工作流程 系統(tǒng)的總體軟件流程圖如圖2所示。該流程圖從電路的整體功能上概括地說明了整套系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能，即通過發(fā)送模塊發(fā)送指令，接收模塊收到指令以后對(duì)其進(jìn)行解碼，從而控制led等的情景變化和亮度變化。 4 功能實(shí)現(xiàn) 4.1 上電啟動(dòng) 系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行一系列初始化功能，包括對(duì)液晶顯示屏、按鍵、cc2480模塊、定時(shí)器及uart接口進(jìn)行初始化。初始化完成后，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)組建網(wǎng)絡(luò)的功能。對(duì)于協(xié)調(diào)器，首先會(huì)發(fā)送startzbnwk(coordinator，nwkpanid)函數(shù)向cc2480中寫入指令以啟動(dòng)zigbee協(xié)議棧。其中，coordinator是器件類型，表示此器件作為協(xié)調(diào)器使用；nwkpanid是此網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)id。路由器進(jìn)行同樣的操作，不同的是函數(shù)中設(shè)備類型參數(shù)為router[5]。 協(xié)議棧啟動(dòng)后，系統(tǒng)會(huì)利用getdeviceinfo(device_ short_addr)函數(shù)來
品，以期能迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。 飛思卡爾公司在今年年初推出了其第二代芯片組mc1321x系列，其在第一代的基礎(chǔ)上集成發(fā)射/接收開關(guān)，減少了所需的外部組件數(shù)量。 而德州儀器公司也在近日推出了自己的新產(chǎn)品——cc2530。該產(chǎn)品不僅支持ieee 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，而且還支持包括zigbee pro網(wǎng)絡(luò)、zigbee rf4ce遠(yuǎn)程控制、智能能源、家庭與樓宇自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)控以及無線醫(yī)療等在內(nèi)的一系列豐富應(yīng)用。與同類解決方案不同，cc2530可提供達(dá)高達(dá)256k的閃存。其輸出功率，也從前代產(chǎn)品cc2480的94db增加到現(xiàn)在的101db。同時(shí)，該產(chǎn)品支持49db的相鄰?fù)ǖ酪种?，這也是業(yè)界里一個(gè)非常高的指標(biāo)。cc2530的flash存儲(chǔ)器可以支持多種應(yīng)用，其集成了高級(jí)rf收發(fā)器、業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)型8051 mcu、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存、8kb ram，可減少多種外圍元件（dma、gpio、usart、adc以及定時(shí)器）。對(duì)于zigbee器件來說，開發(fā)工具也非常重要。cc2530也有多種開發(fā)套件，包括了基礎(chǔ)開發(fā)套件 (cc2530dk)、zigbee開發(fā)套件(cc2530zdk)以及zigbee rf4ce
芯片內(nèi)部的閃存里面， 具有穩(wěn)定可靠的cc2420收發(fā)器，增強(qiáng)性的8051內(nèi)核，8kram，外設(shè)有i/o 口，adc，spi，uart 和aes128 安全協(xié)處理器，三個(gè)版本分別是32/64/128k的閃存，以128k為例，扣除基本z-stack協(xié)議還有3/4的空間留給應(yīng)用代碼，即使完整的zigbee協(xié)議，還有近1/2的空間留給應(yīng)用代碼，這樣的無線單片機(jī)除了處理通訊協(xié)議外，還可以完成一些監(jiān)控和顯示任務(wù)。這樣無線單片機(jī)都支持通過spi或者uart與通用單片機(jī)或者嵌入式cpu結(jié)合。 2008年4月發(fā)表cc2480新一代單片zibbee認(rèn)證處理器就展示出和ti msp430 通用的低功耗單片機(jī)結(jié)合的例子。 工業(yè)控制領(lǐng)域的另一個(gè)芯片巨頭——飛思卡爾的單片zigbee處理器mc1321x的方案也非常類似，集成了hc08單片機(jī)核心， 16/32/64k 閃存，外設(shè)有g(shù)pio， i2c和adc， 軟件是beestack 協(xié)議，只是最多4k ram 對(duì)于更多的任務(wù)顯得小了些。但是憑借32位單片機(jī)coldfire和系統(tǒng)軟件方面經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)勢(shì)， 飛思卡爾在滿足用戶應(yīng)用的彈性需求方面作的更有特色，它率先能夠提供從低-中
德州儀器(ti)宣布推出最新z-accel系列2.4ghz zigbee認(rèn)證網(wǎng)絡(luò)處理器中的首款產(chǎn)品——cc2480。該器件為工程師提供了完整的zigbee功能，而無需全面了解繁瑣的全功能zigbee協(xié)議棧，從而盡可能減少了開發(fā)工作量，并簡(jiǎn)化了zigbee功能與各種應(yīng)用的集成工作，如家庭與樓宇自動(dòng)化，以及工業(yè)監(jiān)控等。此外，該器件還為客戶提供了可與各種主機(jī)mcu協(xié)同工作的高靈活性。 ti高性能模擬業(yè)務(wù)部高級(jí)副總裁art george指出：“cc2480 zigbee處理器不僅顯著簡(jiǎn)化了新型低功耗無線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作，還使客戶能夠方便地在現(xiàn)有產(chǎn)品中添加無線功能，幫助他們?cè)跓o需編寫應(yīng)用代碼的情況下完成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組件的設(shè)計(jì)工作。ti不斷推出創(chuàng)新產(chǎn)品、軟件與支持，幫助客戶以更短開發(fā)時(shí)間與更低成本設(shè)計(jì)高級(jí)低功耗無線系統(tǒng)?！?z-accel是一套全面的解決方案，ti的z-stack軟件zigbee-2006協(xié)議棧可在zigbee處理器上運(yùn)行，而應(yīng)用程序則能在外部mcu上運(yùn)行。cc2480能夠處理所有時(shí)序關(guān)鍵型與處理密集型zigbee協(xié)議任務(wù)，而將應(yīng)用mcu的資源占用空間釋放出來用于滿足其他應(yīng)用要求。c
德州儀器(ti)宣布推出最新z-accel系列2.4 ghz zigbee認(rèn)證網(wǎng)絡(luò)處理器中的首款產(chǎn)品——cc2480。該器件為工程師提供了完整的zigbee功能，而無需全面了解繁瑣的全功能zigbee協(xié)議棧，從而盡可能減少了開發(fā)工作量，并簡(jiǎn)化了zigbee功能與各種應(yīng)用的集成工作，如家庭與樓宇自動(dòng)化，以及工業(yè)監(jiān)控等。此外，該器件還為客戶提供了可與各種主機(jī)mcu協(xié)同工作的高靈活性。 新型低功耗無線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作，還使客戶能夠方便地在現(xiàn)有產(chǎn)品中添加無線功能，幫助他們?cè)跓o需編寫應(yīng)用代碼的情況下完成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組件的設(shè)計(jì)工作。ti不斷推出創(chuàng)新產(chǎn)品、軟件與支持，幫助客戶以更短開發(fā)時(shí)間與更低成本設(shè)計(jì)高級(jí)低功耗無線系統(tǒng)。 z-accel是一套全面的解決方案，ti的z-stack軟件zigbee-2006協(xié)議?？稍趜igbee處理器上運(yùn)行，而應(yīng)用程序則能在外部mcu上運(yùn)行。cc2480能夠處理所有時(shí)序關(guān)鍵型與處理密集型zigbee協(xié)議任務(wù)，而將應(yīng)用mcu的資源占用空間釋放出來用于滿足其他應(yīng)用要求。cc2480不僅能夠通過spi 或uart接口與各種mcu通信，還能與ti的mps430超低功耗mcu等器
德州儀器 (ti) 宣布推出最新 z-accel 系列 2.4 ghz zigbee 認(rèn)證網(wǎng)絡(luò)處理器中的首款產(chǎn)品---- cc2480。該器件為工程師提供了完整的 zigbee 功能，而無需全面了解繁瑣的全功能 zigbee 協(xié)議棧，從而盡可能減少了開發(fā)工作量，并簡(jiǎn)化了 zigbee 功能與各種應(yīng)用的集成工作，如家庭與樓宇自動(dòng)化，以及工業(yè)監(jiān)控等。此外，該器件還為客戶提供了可與各種主機(jī) mcu 協(xié)同工作的高靈活性。 ti 高性能模擬業(yè)務(wù)部高級(jí)副總裁 art george 指出：“cc2480 zigbee 處理器不僅顯著簡(jiǎn)化了新型低功耗無線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作，還使客戶能夠方便地在現(xiàn)有產(chǎn)品中添加無線功能，幫助他們?cè)跓o需編寫應(yīng)用代碼的情況下完成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組件的設(shè)計(jì)工作。ti 不斷推出創(chuàng)新產(chǎn)品、軟件與支持，幫助客戶以更短開發(fā)時(shí)間與更低成本設(shè)計(jì)高級(jí)低功耗無線系統(tǒng)?！?z-accel 是一套全面的解決方案，ti 的 z-stack™軟件 zigbee-2006 協(xié)議?？稍趜igbee 處理器上運(yùn)行，而應(yīng)用程序則能在外部 mcu 上運(yùn)行。cc2480 能夠處理所有時(shí)序關(guān)鍵型與處理密集型 zigbe
客戶提供符合zigbee標(biāo)準(zhǔn)的解決方案及各種專屬射頻ic產(chǎn)品。事實(shí)上，ti去年推出的一款帶硬件定位引擎的soc解決方案cc2431就是來自chipcon的產(chǎn)品線。與cc2431同出一門的還包括cc2430。這兩款產(chǎn)品都集成了增強(qiáng)型的8051mcu以及rf收發(fā)器cc2420。而ti的第一代zigbee解決方案則是外置mcu+rf收發(fā)器，如cc2420配合msp430。 abi數(shù)據(jù)顯示zigbee芯片組市場(chǎng)增長(zhǎng)前景明朗 就在不久前，ti又發(fā)布了其第三種方案無線網(wǎng)絡(luò)處理器cc2480?！巴ǔＧ皟煞N方案都需要花費(fèi)一些時(shí)間來處理zigbee協(xié)議棧方面的工作，但現(xiàn)在我們又多了一種選擇”，ti低功耗射頻業(yè)務(wù)全球市場(chǎng)營(yíng)銷總監(jiān)emmanuel sambuis說道，“ti最新的產(chǎn)品cc2480嵌入了ti已經(jīng)開發(fā)好的zigbee協(xié)議棧軟件，并且該軟件是經(jīng)過zigbee聯(lián)盟認(rèn)證測(cè)試過的。而客戶的應(yīng)用程序可以放在外加的mcu，如msp430中，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的zigbee解決方案”。ti將這一解決方案命名為z-accel系列，cc2480則是該系列的首款產(chǎn)品?！癱c2480可以通過sp
search，2007 年 然而， 不管是802.15.4專用的協(xié)議棧還是zigbee的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議棧，硬件都是同一個(gè)硬件，所以全球的分析數(shù)據(jù)是將二者放在一起的。2005年到2012年63%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率也正顯示著zigbee的巨大潛力，可以想像在未來的3~5年，zigbee將悄然入侵我們的生活。 加速設(shè)計(jì)的第三條路 而德州儀器在2008年4月24日最新產(chǎn)品的推出，寄望于在未來zigbee快速發(fā)展的幾年“可以幫客戶挑一些擔(dān)子”，將協(xié)議棧的內(nèi)容做好，以期加速zigbee市場(chǎng)的開發(fā)，cc2480正是順應(yīng)這個(gè)趨勢(shì)的z-accel（accel即acceleration，取加快速度的意思）產(chǎn)品系列中符合zigbee標(biāo)準(zhǔn)的第一代網(wǎng)絡(luò)處理器。 以往的解決方案通過兩種途徑實(shí)現(xiàn)zigbee：集成rf和mcu的單芯方案以及rf和mcu的雙芯方案。如果設(shè)計(jì)的空間不足，可以考慮單芯的解決方案，從手機(jī)上單芯漸成趨勢(shì)可以窺見一斑。而如果需要發(fā)揮空間更大、彈性更大的設(shè)計(jì)，可以采用rf和mcu的雙芯片方案。這兩個(gè)不同的選擇其實(shí)有一點(diǎn)共同的地方，客戶都要花很多時(shí)間的來處理zigbee協(xié)議棧的操作。而此次德州儀
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