基于ZigBee的无线控制系统软硬件设计综述

基于ZigBee的无线网络控制系统软硬件设计
摘要
ZigBee技术因其网络投资少，安全级高，功耗低，组网方便等原因已被广泛用于传感器和自动控制领域。

此次课设从控制系统硬件入手，分别对无线模块、控制模块和电源模块进行了设计，开发出了可用PC操作的无线控制系统。

工作首先从无线控制模块的硬件入手，分别对无线模块、电源模块、传感器模块等进行了硬件设计。

无线收发部分基于ZigBee技术并选用了TI的CC2530芯片，综合考虑高频电路的设计原则及低成本原则，采用双层板设计，开发了符合该项目应用的无线模块，具有很强的抗干扰性能。

电源模块以电池和USB供电相结合，以转换高效性为原则进行了电源转换电路设计，以单输入，双电压输出的形式分别为无线模块与传感器模块提供稳压电源。

在实验室条件下，分别针对温度传感器、继电器进行了信号处理电路的设计。

在选型上综合考虑了功耗、成本、检测精度、控制可靠性等各方面因素。

硬件设计完成后，针对不同节点类型进行了协议栈应用程序开发，分别实现了点对点通信、星形传感器网络拓扑及网络拓扑形式；针对不同模块进行了信号采集程序设计。

通过对无线通信模块、电源模块、传感器模块以及相应节点程序的有序结合，完成了包括软硬件在内的整个节点的设计。

并以应用实例验证了程序的可靠性以及各传感器节点硬件电路设计的稳定可靠性。

另外，也分别对点对点通信及网状网络拓扑形式进行了硬件完成后对ZigBee协议栈进行了开发。

最后用VS2013进行了PC端控制软件的开发，设计出了简单的控制界面，软件通过串口与协调器进行通信，从而控制无线节点进行工作。

关键词：无线网、ZigBee、协调器、终端节点、客户端程序
目录
基于ZigBee的无线网络控制系统软硬件设计 (1)
一、技术现状及课设主要工作 (3)
1.1技术现状 (3)
1.2课设主要工作 (3)
二、方案研究及其关键技术 (3)
2.1各种相关方案的比较 (3)
2.1.1蓝牙技术 (3)
2.1.2无线保真技术 (4)
2.1.3超宽带技术 (4)
2.1.4ZigBee技术 (5)
2.2方案的选定及其关键技术 (7)
2.3课设中涉及的关键技术 (7)
三、ZigBee各节点的硬件平台设计 (8)
3.1无线通信芯片参数 (8)
3.2 系统设计及其框图 (12)
3.3各节点硬件平台设计 (12)
3.3.1电源模块设计 (13)
3.3.2继电器模块设计 (14)
3.3.3CC2530模块设计 (14)
四、ZigBee各节点软件开发 (16)
4.1开环境简介 (16)
4.2 ZigBee2007协议简介 (17)
4.3控制节点程序的开发 (19)
4.3.1网络拓扑结构 (19)
4.3.2网络拓扑及其系统开发 (19)
五、上位机软件的开发 (21)
5.1开发工具简介 (21)
5.2控制软件简介 (21)
六、系统的测试 (24)
总结 (27)
参考文献 (28)
附录 (29)
致谢 (30)
一、技术现状及课设主要工作
1.1技术现状
现有控制系统大多采用有线网络系统，有线网络系统不仅施工困难、成本高、而且灵活性差、浪费现象严重。

近年来，随着ZigBee技术的发展和广泛应用，于是提出了将ZigBee技术用于控制系统。

这种方法不仅灵活，而且无需考虑布线问题，维护简单，并且通过各种传感器和控制器的结合，可实现远距离开关的闭合，以达到控制的目的，极大的降低了系统的成本。

1.2课设主要工作
1、无线传感器网络节点硬件设计，包括：无线收发模块、电源模块和传感器模块的PCB电路设计和元器件选型，前期设计调度中通信模块与调度底板的硬件开发等。

2、无线传感器网络通信程序设计，包括：点对点通信、星型网络拓扑以及Mesh网络拓扑的程序程序设计，基于星型拓扑的应用程序开发，上位机控制界面开发等。

3、针对不同模块的控制程序的开发。

二、方案研究及其关键技术
2.1各种相关方案的比较
随着科学技术的发展，通信技术也随之迅猛发展，适用于各种不同场合的无线通信技术也呈现多样化，各种长距离个人移动通信技术和短距离无线网络技术使人们能更好的满足信息的需求。

其中短距离无线网络可使我们实现控制。

2.1.1蓝牙技术
Bluetooth(蓝牙)诞生于1994年，由爱立信创制。

1999年5月20日，爱立信(Ericsson)、IBM、英特尔(Intel)、诺基亚(NOKIA)及东芝(Toshiba)等业界龙头创立蓝牙特别兴趣组(SIG,Special Interest Group)，制订蓝牙技术标准，近年来广受业界关注。

蓝牙用于在不同的设备之间进行无线连接，例如连接计算机和外围设备，如：打印机、键盘等，或让个人掌上电脑(PDA)与其它附近的PDA或计算机进行通信。

目前市面上具备蓝牙技术的手机选择非常丰富，可以连接到计算机、PDA或连接至耳机进行免提通话。

根据已订立的标准，蓝牙可以支持功能更强的长距离通讯，
用以构成无线局域网。

每个Bluetooth
设备可同时维护7个连接。

可以将每个设备配置为不断向附近的设备声明其存在以便建立连接。

另外也可以对两个设备之间的连接进行密码保护，以防止被其它设备接收。

蓝牙协议工作在无需许可的ISM(Industrial Scientific Medical)频段的2.45GHz，提供723.1Mbps的传输速率和10m的传输距离。

为了避免干扰可能使用2.45GHz 的其它协议，蓝牙协议将该频段划分成79频道，(带宽为1MHZ)每秒的频道转换可达1600次[1]。

蓝牙技术的应用主要有以下3类：
(1) 语音/数据接入，即将一台计算机通过安全的无线链路连接到通信设备上，完成与广域网的联接。

(2) 外围设备互连。

将各种设备通过蓝牙链路连接到主机上。

(3) 个人局域网(PAN)，主要用于个人网络与信息的共享与交换。

2.1.2无线保真技术
与蓝牙技术一样，Wi-Fi(WirelessFidelity, 无线保真技术)亦属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。

该技术也使用2.4GHz免授权ISM频段。

其第一个版本IEEE 802.11发表于1997年，定义了介质访问接入控制层(MAC层)和物理层。

物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式，总数据传输速率设计为2Mbit/s。

两个设备之间的通信可以自由直接(Ad-hoc)方式进行，也可以在基站(Base Station, BS)或者访问点(Access Point,AP)的协调下进行。

Wi-Fi技术具有以下优点：
其一，无线电波的覆盖范围广。

基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有15米左右，而Wi-Fi的半径则可达100米，完全能够覆盖整栋大楼。

其二，传输速率高。

尽管Wi-Fi技术在通信质量、数据安全性能等方面比蓝牙稍微逊色，但其高达11Mbit/s传输速率，迎合了目前人们能高速率数据传输的要求。

其三，门槛低、网络布置成本方便。

只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的公共场所设置“热点”，并通过高速线路接入因特网，这样，由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100米的地方，用户只要进入“热点”覆盖范围，便能通过笔记本电脑的无线LAN或PDA高速接入因特网。

而不用耗费资金来进行网络布线接入，从而节省了大量的成本[2]。

2.1.3超宽带技术
UWB(Ultra-Wideband, 超宽带技术)是一种无线载波通信技术。

其历史渊源，可以追溯到一百年前波波夫和马可尼发明越洋无线电报的时代。

现代意义上的超宽带UWB无线技术出现于1960年，又称脉冲无线电(Impulse Radio)技术。

UWB不采用正弦载波调制，而是采用脉冲宽度在ns级的快速上升和下降脉冲，脉冲覆盖的频谱范围很宽，从直流至GHz，不需常规窄带调制所需的RF频率变换，脉冲成型后可直接送至天线发射。

脉冲峰峰时间间隔在10 - 100 ps级。

频谱形状可通过甚窄持续单脉冲形状和天线负载特征来调整。

UWB信号在时间
轴上是稀疏分布的，其功率谱密度相当低，RF可同时发射多个UWB信号。

UWB 信号类似于基带信号，可采用OOK，对映脉冲键控，脉冲振幅调制或脉位调制。

UWB不同于把基带信号变换为无线射频(RF)的常规无线系统，可视为在RF上基带传播方案，在建筑物内能以极低频谱密度达到100Mb/s数据速率。

由于UWB可以利用低功耗、低复杂度发射/接收机实现高速数据传输，在近年来得到了迅速发展。

它在非常宽的频谱范围内采用低功率脉冲传送数据而不会对常规窄带无线通信系统造成大的干扰，并可充分利用频谱资源。

基于UWB技术而构建的高速率数据收发机有着广泛的用途。

UWB主要应用在小范围、高分辨率、能够穿透墙壁、地面和身体的雷达和图像系统中。

一些公司已开发出UWB收发器，用于制造能够看穿墙壁、地面的雷达和图像装置，这种装置可以用来检查道路、桥梁及其它混凝土和沥青结构建筑中的缺陷，可用于地下管线、电缆和建筑结构的定位。

除此之外，UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，低截获能力，定位精度高，尤其适用于室内等密集多经场所得高速无线接入，非常适于建立一个高效的无线局域网或无线个域网(WPAN)。

由于UWB与传统通信系统相比，工作原理迥异，因此UWB具有如下传统通信系统无法比拟的技术
特点：
(1)系统结构的实现比较简单。

UWB通过发送纳秒级脉冲来实现数据信号传输，UWB发射器直接使用脉冲小型激励天线，不需要功率放大器与混频器。

在发射端，UWB允许采用价格低廉的宽带发射器，同时在接收端，UWB接收机不需要中频处理。

(2)数据传输速率高。

在民用UWB系统中，信号的传输范围为10m以内，其传输速率可达500Mbit/s，是实现个人通信及无线局域网的理想调制技术。

(3)功耗低。

在高速通信时，系统的耗电量仅为几百μW至几十mW。

民用的UWB设备功耗一般为传统移动电话终端的1/100左右，为蓝牙的1/20左右。

UWB 设备在电池寿命和电磁辐射上，相对于传统无线设备具有很大优势。

(4)安全性高。

作为通信系统的物理层技术具有天然的安全性能。

(5)定位精确。

超宽带无线电具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确定位，其定位精度可达厘米级。

此外，超宽带无线电定位器更为便宜[3]。

2.1.4ZigBee技术
ZigBee使用2.4GHz波段，采用跳频技术。

ZigBee结构简单、速率更慢、功率及费用也更低。

它的基本速率是250kb/s，当降低到280kb/s时，传输范围可扩大到134m，并获得更高的可靠性。

另外，它可与254个节点联网。

可以比蓝牙更好的支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用。

按以上特点来说，ZigBee 主要适用于短距离范围之内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。

人们期望能在工业监控、传感器网络、家庭监控、安全系统和玩具等领域拓展ZigBee 的应用。

做为一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，ZigBee是介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。

主要用于近距离无线连接。

它依据802.15.4标准，在数千个微小的模块之间相互协调实现通信。

这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个模块传到
另一个模块，所以它们的通信效率非常高[4]。

ZigBee体系结构如下图所示。

ZigBee联盟负责制作网络层以上协议。

目前，标准制定工作已完成。

ZigBee协议比蓝牙、高速率个人区域网络或802.11x无线局域网更简单使用。

ZigBee体系结构示意图
ZigBee具有以下技术特点：
1、可靠性好，安全性高。

ZigBee具有可靠的发送接收握手机制，可靠地保证了数据的发送接收，另ZigBee采用AES128位密钥，保证数据发送的安全性。

2、数据传输输率低，功耗低。

传输速率只有10kb/s-250kb/s，专注于低传输应用。

在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月以上。

这也是ZigBee 的支持者所一直引以为豪的独特优势。

3、低成本。

因为ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。

很多公司积极投入ZigBee芯片开发，TI，Ember，Freescale，Motorola以及Philips 均推出了芯片及相应开发工具，飞利浦预估，应用于主机端的芯片成本和其它终端产品的成本比蓝牙更具有价格竞争力[5]。

4、网络容量大。

每个ZigBee网络最多可支持255个设备，也就是说每个ZigBee 设备可以与另外254台设备相连接，网络可容纳多达65000个节点，网络中的任意节点之间都可进行数据通讯。

网络有星型、树状和Mesh网络结构。

5、网络时延短。

ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。

相比较，蓝牙需要3-10s、WiFi需要3s。

6、工作频段灵活。

使用2.4GHz、868MHz(欧洲)915MHz(美国)ISM频段，世界范围内无频段限制。

ZigBee的目标市场主要有PC外设(鼠标、键盘、游戏操控杆)、消费类电子设备(TV、VCR、CD、VCD、DVD等设备上的遥控装置)、家庭内智能控制(照明、煤气计量控制及报警等)、玩具(电子宠物)、医护(监视器和传感器)、工控(监视器、传感器和自动控制设备)等非常广阔的领域
2.2方案的选定及其关键技术
短距离无线通信特性比较如下表所示：
从表格中我们可以看出四种无线传输技术各有优势，但从无线控制网络距离的需求来看蓝牙和UWB因传输距离太近而不能满足，WIFI和ZigBee相比它的功耗相当的高，网络规模也非常小。

单一的从成本上来看，ZigBee芯片价格最低，有利于大规模应用。

从频段来看ZigBee是基于2.4GHz，无需频段的申请。

因此，ZigBee技术无疑是大规模无线控制系统的首选。

2.3课设中涉及的关键技术
无线控制系统中的关键技术有：
1、电源管理
无线控制节点通过电池进行供电，电池续航能力的有限性限制了节点连续使
用时间，所以网络中控制节点由于电源能量的原因会停止工作甚至废弃。

这对于无线控制网络研究应用而言，是一个极其严峻的考验。

此外，当节点工作环境可接入电源供电时则无需用电池进行供电。

因此，良好的电源管理可增加无线网络的生存周期和环境适应性。

2、网络扩展性
不同于传统Ad hoc网络，无线控制网络节点所覆盖区域不同，节点数目也是不断变化的。

在部署之初，无线控制节点很多，但在网络应用过程中，因外界原因亦或是本身电能限制，部分节点退出网络，或者出于现场应用要求，又加入了部分节点，这便要求网络网络机制具有很强的可扩展性，以期动态地自动适应网络中节点的增加或是减少。

3、网络节点的移动管理
对于无线传感网络中节点信息查询问题，怎样才能行之有效的查询各点状态，提高中心点对各点的管理效率也是无线网络中要解决的一个关键技术。

4、网络健壮性
工业中无线控制网络多部署到环境恶劣的事故区亦或是人类所不宜长居甚至不能到达的区域。

这便对网络节点的适应性、容错性提出了更具挑战性的要求。

5、网络安全
在保证网络通信畅通的前提下，还要保证信号传输过程中的安全。

但对于无线网络而言，其安全算法还应在不大幅度增加系统开销的前提下进行。

网络安全的开发可从两方面进行考虑：一是从维护路由安全角度，通过保证路由的安全来保证网络的安全；另外便是从协议栈软件编程来解决安全问题。

三、ZigBee各节点的硬件平台设计
目前市场上有多家ZigBee芯片提供商及开发套件提供商，主要有TI的CC2420、CC2430、CC2530及MC13224芯片系列，EMBER的EM250、EM260及EM300芯片系列，FREESCALE的MC1321X系列，JNNIC的JNS139、JNS149系列及OKI、Helicomn公司芯片系列等。

经对比各大公司主要芯片参数，组合考虑芯片易用性、开发效率及芯片成本，本课设中选择使用TI的CC2530芯片[7]。

3.1无线通信芯片参数
1、CC2530芯片简介
CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。

它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。

CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大的功能。

CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。

CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。

运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。

CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee 协议栈
（Z-Stack™），提供了一个强大和完整的ZigBee 解决方案。

CC2530F64 结合了德州仪器的黄金单元RemoTI，更好地提供了一个强大和完整的ZigBee RF4CE 远程控制解决方案。

2、芯片引脚及引脚说明
引脚图如下图所示，各引脚功能如下：
引脚视图
引脚名称引脚引脚类型描述
AVDD1 28 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接
AVDD2 27 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接
AVDD3 24 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接
AVDD4 29 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接
AVDD5 21 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接
AVDD6 31 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接
DCOUPL 40电源（数字）1.8V 数字电源去耦。

不使用外部电路供应。

DVDD1 39 电源（数字）2-V–3.6-V 数字电源连接
DVDD2 10 电源（数字）2-V–3.6-V 数字电源连接
GND - 接地接地衬垫必须连接到一个坚固的接地面。

GND 1，2，3，4 未使用的引脚连接到GND
P0_0 19 数字I/O 端口0.0
P0_1 18 数字I/O 端口0.1
P0_2 17 数字I/O 端口0.2
P0_3 16 数字I/O 端口0.3
P0_4 15 数字I/O 端口0.4
P0_5 14 数字I/O 端口0.5
P0_6 13 数字I/O 端口0.6
P0_7 12 数字I/O 端口0.7
P1_0 11 数字I/O 端口1.0-20-mA 驱动能力
P1_1 9 数字I/O 端口1.1-20-mA 驱动能力
P1_2 8 数字I/O 端口1.2
P1_3 7 数字I/O 端口1.3
P1_4 6 数字I/O 端口1.4
P1_5 5 数字I/O 端口1.5
P1_6 38 数字I/O 端口1.6
P1_7 37 数字I/O 端口1.7
P2_0 36 数字I/O 端口2.0
P2_1 35 数字I/O 端口2.1
P2_2 34 数字I/O 端口2.2
P2_3 33 数字I/O 模拟端口2.3/32.768 kHz XOSC
P2_4 32 数字I/O 模拟端口2.4/32.768 kHz XOSC
RBIAS 30 模拟I/O 参考电流的外部精密偏置电阻
RESET_N 20 数字输入复位，活动到低电平
RF_N 26 RF I/O RX 期间负RF 输入信号到LNA
RF_P 25 RF I/O RX 期间正RF 输入信号到LNA
XOSC_Q1 22 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚1或外部时钟输入
XOSC_Q2 23 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚2
3、CC2530芯片资源说明
CC2530芯片系列中使用的8051 CPU内核是一个单周期的8051兼容内核。

它有三种不同的内存访问总线（SFR，DATA 和CODE/XDATA），单周期访问SFR，DATA 和主SRAM。

它还包括一个调试接口和一个18 输入扩展中断单元。

中断控制器总共提供了18 个中断源，分为六个中断组，每个与四个中断优先级之一相关。

当设备从活动模式回到空闲模式，任一中断服务请求就被激发。

一些中断还可以从睡眠模式（供电模式1-3）唤醒设备。

内存仲裁器位于系统中心，因为它通过SFR 总线把CPU 和DMA 控制器和物理存储器以及所有外设连接起来。

内存仲裁器有四个内存访问点，每次访问可以映射到三个物理存储器之一：一个8-KB SRAM、闪存存储器和XREG/SFR 寄存器。

它负责执行仲裁，并确定同时访问同一个物理存储器之间的顺序。

8-KB SRAM映射到DATA存储空间和部分XDATA存储空间。

8-KB SRAM是一个超低功耗的SRAM，即使数字部分掉电（供电模式2 和3）也能保留其内容。

这是对于低功耗应用来说很重要的一个功能。

32/64/128/256 KB闪存块为设备提供了内电路可编程的非易失性程序存储器，映射到XDATA 存储空间。

除了保存程序代码和常量以外，非易失性存储器允许应用程序保存必须保留的数据，这样设备重启之后可以使用这些数据。

使用这个功能，例如可以利用已经保存的网络具体数据，就不需要经过完全启动、网络寻找和加入过程。

时钟和电源管理:数字内核和外设由一个 1.8-V 低差稳压器供电。

它提供了电源管理功能，可以实现使用不同供电模式的长电池寿命的低功耗运行。

有五种不同的复位源来复位设备。

外设：C2530 包括许多不同的外设，允许应用程序设计者开发先进的应
用。

调试接口执行一个专有的两线串行接口，用于内电路调试。

通过这个调试接口，可以执行整个闪存存储器的擦除、控制使能哪个振荡器、停止和开始执行用户程序、执行8051 内核提供的指令、设置代码断点，以及内核中全部指令的单步调试。

使用这些技术，可以很好地执行内电路的调试和外部闪存的编程。

设备含有闪存存储器以存储程序代码。

闪存存储器可通过用户软件和调试接口编程。

闪存控制器处理写入和擦除嵌入式闪存存储器。

闪存控制器允许页面擦除和4 字节编程。

I/O控制器负责所有通用I/O引脚。

CPU可以配置外设模块是否控制某个引脚或它们是否受软件控制，如果是的话，每个引脚配置为一个输入还是输出，是否连接衬垫里的一个上拉或下拉电阻。

CPU 中断可以分别在每个引脚上使能。

每个连接到I/O 引脚的外设可以在两个不同的I/O 引脚位置之间选择，以确保在不同应用程序中的灵活性。

系统可以使用一个多功能的五通道DMA控制器，使用XDATA存储空间访问存储器，因此能够访问所有物理存储器。

每个通道（触发器、优先级、传输模式、寻址模式、源和目标指针和传输计数）用DMA 描述符在存储器任何地方配置。

许多硬件外设（AES 内核、闪存控制器、USART、定时器、ADC 接口）通过使用DMA 控制器在SFR 或XREG 地址和闪存/SRAM 之间进行数据传输，获得高效率操作。

定时器1 是一个16 位定时器，具有定时器/PWM 功能。

它有一个可编程的分频器，一个16 位周期值，和五个各自可编程的计数器/捕获通道，每个都有一个16 位比较值。

每个计数器/捕获通道可以用作一个PWM输出或捕获输入信号边沿的时序。

它还可以配置在IR产生模式，计算定时器3 周期，输出是ANDed，定时器3 的输出是用最小的CPU 互动产生调制的消费型IR 信号。

MAC定时器（定时器2）是专门为支持IEEE 802.15.4 MAC或软件中其他时槽的协议设计。

定时器有一个可配置的定时器周期和一个8 位溢出计数器，可以用于保持跟踪已经经过的周期数。

一个16 位捕获寄存器也用于记录收到/发送一个帧开始界定符的精确时间，或传输结束的精确时间，还有一个16 位输出比较寄存器可以在具体时间产生不同的选通命令（开始RX，开始TX，等等）到无线模块。

定时器3 和定时器4 是8 位定时器，具有定时器/计数器/PWM 功能。

它们有一个可编程的分频器，一个8 位的周期值，一个可编程的计数器通道，具有一个8 位的比较值。

每个计数器通道可以用作一个PWM 输出。

睡眠定时器是一个超低功耗的定时器，计算32-kHz 晶振或32-kHz RC 振荡器的周期。

睡眠定时器在除了供电模式 3 的所有工作模式下不断运行。

这一定时器的典型应用是作为实时计数器，或作为一个唤醒定时器跳出供电模式 1 或2。

ADC支持7到12位的分辨率，分别在30 kHz或4 kHz的带宽。

DC和音频转换可以使用高达八个输入通道（端口0）。

输入可以选择作为单端或差分。

参考电压可以是内部电压、AVDD 或是一个单端或差分外部信号。

ADC 还有一个温度传感输入通道。

ADC 可以自动执行定期抽样或转换通道序列的程序。

随机数发生器使用一个16 位LFSR 来产生伪随机数，这可以被CPU 读取或由选通命令处理器直接使用。

例如随机数可以用作产生随机密钥，用于安全。

AES加密/解密内核允许用户使用带有128位密钥的AES算法加密和解密数据。

这一内核能够支持IEEE 802.15.4 MAC 安全、ZigBee 网络层和应用层要求的AES 操作。

一个内置的看门狗允许CC2530 在固件挂起的情况下复位自身。

当看门狗定时器由软件使能，它必须定期清除；否则，当它超时就复位它就复位设备。

或者它可以配置用作一个通用32-kHz 定时器。

USART 0和USART 1每个被配置为一个SPI主/从或一个UART。

它们为RX和TX提供了双缓冲，以及硬件流控制，因此非常适合于高吞吐量的全双工应用。

每个都有自己的高精度波特率发生器，因此可以使普通定时器空闲出来用作其他用途。

无线设备: C2530 具有一个IEEE 802.15.4 兼容无线收发器。

RF 内核控制模拟无线模块。

另外，它提供了MCU 和无线设备之间的一个接口，这使得可以发出命令，读取状态，自动操作和确定无线设备事件的顺序。

无线设备还包括一个数据包过滤和地址识别模块。

3.2 系统设计及其框图
基于ZigBee的无线控制系统可用PC软件界面向主节点发送指令，然后由主节点控制各个子节点工作，以完成所需控制。

其系统设计框图如下：
3.3各节点硬件平台设计
节点硬件总体设计框图如下：。