无线传感网智能组网设计实践_实验指导书
基于CC2530的Zigbee无线传感网络的设计与实现
基于CC2530的Zigbee无线传感网络的设计与实现
1. 引言
1.1 基于CC2530的Zigbee无线传感网络的设计与实现概述
Zigbee无线传感网络是一种低成本、低功耗、短距离的无线通信技术，适用于物联网领域。本文基于CC2530芯片，对Zigbee无线传感网络的设计与实现进行了探讨和研究。
在传感网络中，节点之间通过无线通信实现信息传输和数据交换，构建起一个相互协作的网络体系。CC2530芯片作为一种低功耗、高集成度的无线通信芯片，具有良好的性能和稳定性，非常适合用于Zigbee无线传感网络的设计。
本文将通过介绍Zigbee无线传感网络的原理与技术、CC2530芯片的特点，以及网络拓扑结构设计、节点通信协议设计和能量管理设
计等方面的内容，来探讨基于CC2530的Zigbee无线传感网络的设计与实现方法。
通过对设计与实现结果进行分析，可以了解到该系统的性能和可
靠性。同时，也会探讨存在的问题，并展望未来的发展方向。这将有
助于进一步完善基于CC2530的Zigbee无线传感网络系统，提高其在物联网应用中的实际效果和应用前景。
2. 正文
2.1 Zigbee无线传感网络原理与技术
Zigbee无线传感网络是一种基于IEEE 802.15.4标准的低成本、
低功耗、短距离无线通信技术。它主要用于构建小型自组织的自动化
控制系统，适用于各种物联网应用场景。
Zigbee网络采用星型、树状和网状等不同的拓扑结构，其中最常见的是网状结构，可以实现节点之间的多跳通信，提高网络覆盖范围
和可靠性。节点之间可以通过广播、单播和多播等方式进行通信，实
无线传感网络实验报告
《无线传感网络技术与应用》
实验报告
目录
一、研究背景 (1)
二、研究内容 (1)
三、传感器原理介绍 (1)
（一）MQ-2 气体传感器简介 (1)
（二）声音检测传感器简介 (2)
（三）声光报警器原理 (3)
（一）烟雾传感器模块 (4)
（二）声音检测传感器模块 (5)
（三）声光报警器模块 (7)
（四）协调器与终端模块 (8)
五、实验分析 (9)
（一）烟雾传感器数据分析 (9)
(二）声音检测传感器模块数据分析 (9)
(三）声光报警检测传感器模块数据分析 (10)
六、实验中出现的问题 (11)
（一）打开文件存在缺失 (11)
（二）串口无法识别 (11)
（三）安装stm8或stem32时无法打开文件 (11)
（四）做数据透传模型实验时无法通信 (11)
七、实验总结 (11)
一、研究背景
近几年，随着我国经济的不断发展和构建和谐社会理念的提出，特别是重大工程对安防行业的刺激和需求，安防行业面临着前所未有的发展机遇。结合当前先进技术提高安全防范系统性能，成为当前安防发展的一个重要课题。
在分析了无线传感网络在国内外安防系统应用现状的基础上，针对安防系统存在的问题，提出一种基于无线传感网络的智能安防系统设计方案。与传统安防系统相比，具有免布线、费用低、布置方便等优点。在综合考虑了当前流行的无线通信技术后，选择具有数据吞吐量小、低功耗、网络容量大等优点的ZigBee 技术作为构建智能安防无线通信网络的关键技术。可以预计，ZigBee 技术将在家庭智能化、安防行业、工业控制等领域获得广泛应用。
二、研究内容
本次课题研究涉及到三个传感器，分别是烟雾传感器、声音检测传感器、声光报警传感器，通过相关程序的烧写到实验板上，根据每个传感器的特点对每个传感器进行测试，通过观察串口终端的数字变化，检查外部环境的变化是否有数据变化。最后根据实验现象进行总结分析。
传感器与无线传感网络ZigBee介绍
温度传感器
监测温度变化，用于温室大棚、粮库等场景 。
湿度传感器
监测湿度变化，用于农业、仓储等场景。
光照传感器
监测光照强度，用于植物生长、光伏电站等 场景。
气体传感器
监测空气质量，用于工业污染、室内空气质 量监测等场景。
Zigbee技术在环境监测中的应用
低功耗
Zigbee节点采用低功耗设计，可长时间工作 。
监测农田CO2浓度，优化植物生长环境，提 高光合作用效率。
Zigbee技术在智能农业中的应用
低功耗
Zigbee技术采用低功耗设计，延长了传感器节 点的使用寿命。
可靠性
Zigbee技术具有较高的通信可靠性和稳定性， 保证了数据传输的质量。
ABCD
无线传输
Zigbee技术实现传感器节点之间的无线通信， 降低了布线成本和难度。
Zigbee技术采用无线传输方式，具有 较好的抗干扰能力和稳定性，适用于 各种复杂环境。
灵活性和可扩展性
Zigbee网络结构灵活，可自由组网， 同时支持大量设备同时接入，便于扩 展和维护。
Zigbee网络拓扑结构
星型拓扑
网状拓扑
星型拓扑结构简单，适用于小型网络 和低功耗设备。
网状拓扑结构具有灵活的通信路径和 较高的可靠性，但设备之间的通信较 为复杂，需要更多的协调和管理。
信号处理
无线传感网络技术 第一章 ZigBee技术概述
1.3 无线传感器网络 无线传感器网络系统结构
远程通信网络
汇聚节 点
A D
B E
C
用户终端
信息传输路径
感知节点 监测区域
用户
无线传感器网络系统结构
传感 器网 络配 置
传感器节点的体系结构 无线传感器网络协议 网络拓扑结构
第一部分 zigbee基础知识
1.3 无线传感器网络 传感器节点系统结构
传感器 模块
推出ZIGBEE RF4CE。它 专门为简单 ，双向，点 对点控制的 应用而设计 资源要求低
ZIGBEE IP Specification发布 。ZIGBEE IP 是第 一个基于IPv6 全无 线网状网络解决方 案的开放标准，可 以实现物联网与互 联网相连，为控制 低功耗、低成本的 装置提供无缝衔接 的互联网连接
第一部分 zigbee基础知识
第一章 ZigBee技术概述
第一部分 zigbee基础知识
1.1 无线通信技术及其优势
有线
利用光电缆传输电信号，保密性能好（特别是光纤通信），抗干扰性能 好，通信容量大等优点。缺点是需要布线，不适合移动通信。
通信 传输 分类 介质
无线
优点：
1．成本较小。不需要布线，无拆迁成本。 2．工程建设周期短。基站建设工期短。 3．适应性好。覆盖范围可大可小，特别适合于移动通信。 4．扩展性好。通过增加基站数量或更改发射功率就可以增加通信覆盖范围 5．可维护性好。只需要对基站进行维护即可。
ZigBee无线传感网报告材料
无线传感网期末作业
ZigBee在智能家居领域的应用与前景
学院：
姓名：
2015.01.01
ZigBee 无线传感网在智能家居领域中的应用前景分析
一、应用背景
智能家居的概念最早由美国、加拿大、欧洲、澳大利亚以及东南亚等经济比较发达的国家提出。世界上第一幢智能建筑于1984 年在美国康涅狄格州出现，当时只是对一座旧式大楼进行了一定改造，采用计算机对大楼内的空调、电梯、照明灯设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料灯方面的信息服务。而后涌现了各种不同的解决方案，涉及到生活的方方面面。
1998 年5 月新加坡举办的“98 亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会” 上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。
国内智能家居的控制系统产品十分繁多，由于入行门槛不高，技术水平要求较低，中国产生了数百个互不兼容的标准，直接导致了国内行业竞争激烈，标准不统一带来实际应用的的麻烦。而2005 年以后，智能家居的野蛮成长和恶性竞争，给智能家居行业带来了极大的负面影响。导致实际使用效果差，产品可靠性、安全性缺乏。不少媒体对智能家居提出了质疑，一般民众也逐渐丧失了信心。
但是智慧家居是今后家居领域发展的必然趋势，虽然市场推广才刚刚开始，但行业的竞争已经很激烈，光是宁波就有不下5 家企业专门从事这方面开发。面对中国庞大的需求市场，预计该行业将以年均19.8%的速率增长，在2015 年产值达1240 亿元。
无线传感网技术及应用报告
重庆航天职业技术
学院
实训报告
教师：
课程：无线传感网技术及应用
学号：
姓名：
班级：物联网
日期：2016/6/16
评阅页
课程设计题目: 温度采集DS18B20
同组成员：
学生自评：设计方案由讨论组完成，大家一起做硬件DS18B20温度显示，再由大家分工把报告完成。
指导教师评语:
成绩：指导老师签名：
2016年06月24
前言
ZigBee简介ZigBee技术是一种近距离、低功耗、低速率、
低成本的无线通信技术，兼具经济、可靠、易于部署等优势，已成为无线传感器网络中最具潜力和研究价值的技术，在工业控制、环境监测、智能家居、医疗护理、安全预警、目标追踪等应用场合已展现出广阔的市场前景。
本设计利用TI公司CC2530单片机，采用DS18B20数字温度传感器，完成温度采集并通过液晶显示器显示测量温度值，测温电路简单，适合于-50~150摄氏度温度的测量。
目录
一、设计题目 (1)
二、硬件设计方案 (1)
2.1 CC2530芯片简介： (1)
2.2 芯片概述 (2)
三、CC2530模块说明 (2)
3.1 CPU 和内存 (2)
3.2 中断控制器 (2)
3.3外设 (3)
3.4 调试接口 (3)
3.5 无线设备 (3)
四、DS18B20 (4)
4.1 DS18B20工作原理 (4)
4.2 DS18B20的主要特性 (5)
五、软件设计方案 (5)
5.1 程序流程图 (5)
5.2 所需用到的部分C语言程序 (7)
5.3 实验过程及结果 (11)
六、总结 (13)
七、参考文献 (13)
一、设计题目
本次的设计题目要求是基于DS18B20的温度采集显示系统，该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块等。其中温度采集模块所选用的是DS18B20数字温度传感器进行温度采集，温度显示模块用液晶显示屏显示。
无线传感网-课程设计
无线传感网
课程设计
题目：基于ZigBee的智能家居系统设计与实现
学院：计算机科学与技术学院
专业名称：物联网工程
1. 研究背景及意义 (1)
2 ZigBee (2)
2.1 ZigBee技术概述及特点 (2)
2.2 ZigBee的网络拓扑结构 (3)
2.3 ZigBee在智能家居中的适用性 (5)
2.3 ZigBee在智能家居中的应用 (6)
2.3.1 安全系统 (6)
2.3.2 抄表系统 (7)
2.3.3 灯控系统 (7)
3.系统设计与实验方案 (8)
3.1 系统需求分析 (8)
3.2 系统设计方案 (9)
3.2.1 系统总体设计概述 (9)
3.2.2 ZigBee网络拓扑结构及各终端角色 (10)
3.3 系统实验方案 (11)
3.4 家电模拟控制及安防信息采集 (13)
4. 系统功能实现详细介绍 (14)
4.1 基于ZigBee的无线信息采集与传输 (14)
4.1.1 信息采集与传输的安全性 (15)
4.1.2 ZigBee的CSMA/CA 机制 (16)
4.1.3 ZigBee的网络工作方式 (18)
4.1.4 网络协调器的收发数据 (19)
4.2 集中控制端的介绍 (20)
6.工作总结 (21)
7.参考资料： (21)
1. 研究背景及意义
随着人们生活水平的提高信息技术的发展，家居越来越智能化。人们也希望能更加方便的对家用电器进行操作同时对家中的居住环境和安防状态进行监测，享有一个高效，安全，便捷，环保的家居环境，于是智能家居的概念被越来越多的人们提出。智能家居是一个多功能的综合技术系统,它以家庭住宅为平台,利用
第3章_无线传感网
39
传感网发展前景 - 大规模长 时间部署传感器的设计要求
灵活性与扩展性 • 传感器节点被用于各种不同的应用中，因此节点硬件和 软件的设计必须具有灵活性和扩展性 • 节点的硬件设计需满足一定的标准接口，例如节点和传 感板的接口统一有利于给节点安装上不同功能的传感器 • 软件的设计必须是可剪裁的，能够根据不同应用的需求， 安装不同功能的软件模块
13
常用传感器及其关键特性
14
硬件平台
微处理器 • 微处理器是无线传感节点中负责计算的核心 ，目前的微 处理器芯片同时也集成了内存、闪存、模数转化器、数 字IO等 ，这种深度集成的特征使得它们非常适合在无线 传感器网络中使用。
• 影响节点工作整体性能的微处理器关键性能包括功耗特 性，唤醒时间（在睡眠/工作状态间快速切换），供电电 压（长时间工作），运算速度和内存大小
传统传感器
无线传感节点
6
概述
• 无线传感器的“三化”发展方向
微型化
智能化
网络化
7
本章内容
• 3.1 发展历史
• 3.2 硬件平台 • 3.3 操作系统 • 3.4 组网技术
• 3.5 传感网发展前景
8
传感器技术发展史： 两条主线
1996年，LWIM团队将多种传感 器、控制和通信芯片集成在一个 设备上，开发了LWIM节点 1998年，LWIM团队和 Rockwell科学中心合作开发了
《ZigBee技术与实训教程――基于CC2530的无线传感网技术》课程教学大纲
《无线传感网技术》课程教学大纲
一、课程基本信息
1.课程代码：
2.课程名称：无线传感网技术
3.课程英文名称：Wireless Sensor Network Technology
4.课程类别：理论课
5.授课对象：本科
6.开课单位：
7.先修课程：单片机原理与应用 / 计算机网络
二、教学目标
1.教学目标的总体概括
（1）专业能力目标：掌握无线传感网相关知识；（2）素质能力目标：精通无线传感网相关原理（3）工程能力目标：开发小型无线传感网络应用系统
五、教学方法
六、教学资源
1.教材
《ZigBee技术与实训教程--基于CC2530的无线传感网技术》，姜仲，清华大学出版社，2014-4-2
七、课程考核
1.
基于无线传感器网络的智能电网网络架构
２ ＷＳ Ｎ 输 电线 路 监测 系统
对输 电线路的监测主要是为 了尽 可能地减少 各种极端 自 然 灾 害 对 电力 基 础 设 施 所 带 来 的 损 失 ，极 端 自然 灾 害导 致 电 网大面积停 电的原 因主要包括：电力设施 的毁坏 （ 倒塔 、 断线 等） 导致供 电中断， 电网网架不规则改变造成保护误判纵联保 护通道受损致主保护不能动作等 。
无 线传感 网支持星形 网 、 集 群 树 状 网 和 网状 网 ３种 组 网 形 态 。 无 线 传 感 器 网 是 由 许 多 小 的 并 且 资 源 很 有 限 的 传 感 节点和少量 具备正 常计算 能力和充足 能量的汇 聚节点构成 ， 图 ２ 分 布 式 无 线 传 感 网 体 系 结构
ＷＳ Ｎ 的智 能 电 网通 信方 案 ， 针 对 输 电线 路 监 测 ， 电量 管 理 系统 ， 智能家居控制系 统以及 电动汽车管理系统 的应用进行 了网络 架构 ， 并详细分析 了电力无线传感网 的频段选择和安全策略。
图 １无线传 感网典型 网络结构
ｌ电力 系统 通信 网结构
电 力 系 统 通 信 网 分 骨 干 通 信 网和 终 端 通 信 网 ， 骨 干 通 信 网由 ５ ０ ０ ＫＶ 覆盖到 １ １ ０ ＫＶ和 ３ ５ Ｋ Ｖ，骨 干通信 网采 用全光
从 网络拓扑结构上来看 ， 应 用 于 电力 系 统 中 的 Ｗ Ｓ Ｎ 可 采 用 分层分布 式网络结构 ， 如 图 ２所 示。该结构包括 无线传感 器 网络层和 区域 管理层 ， 其 中网络层 中的节 点主要 完成数据 的采集 、 处理 ， 并将数据 信息传送给对 应的管理节 点， 同 时 完 成 从管理节 点传送 过来 的任务 。区域 管理层 中的网络 节点主 要 负责汇聚 下层传 感器 的数据信 息， 接 受并传送用户 控制命
无线传感器网络
4.3无线传感器网络
4.3.1无线传感器网络简介及意义
4.3.1.1无线传感器网络简介
1.名称：无线传感器网络，英文全称是Wireless Sensor Networks, 日常使用多缩写为WSN，是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。
2.WSN中传感器的通信方式是通过无线通信。
3.功能：是一种新型的信息获取系统。
4.组成和构成：是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。
无线传感器网络是一种低功耗、自组织网络，一般由一个或多个基站（Sink节点）和大量部署于监测区域、配有各类传感器的无线网络节点构成。每个节点成本低，功耗小，具有一定计算处理能力、通信能力。
虽然单个节点采集数据并不精确，也不可靠，但是大量节点相互协作形成高度统一的网
络结构，提高了数据采集的准确度和运行的可靠性。
5.应用环境和方向：可部署于在敌占区、灾害区、核反应堆等人力不可达的特殊区域进
行数据采集、传输等，具有其他网络无法比拟的特性，可广泛用于国防、环境监测、智能家
居等领域。
6.目的：是协作监测、感知和采集网络覆盖区域内各种感知对象的信息，并对这些信息进行处理，最终发送给观察者。
4.3.1.2 无线传感器网络的意义
1.无线传感器网络引起了全世界的关注，被认为是继互联网之后的第二大网络。
2.无线传感器网络被称为21世纪最具影响的技术之一；是改变世界的十大新兴技术之
首；是全球未来的四大高新技术产业之一。
3.在无线传感器网络研究及其应用方面，我国与发达国家几乎同步启动，它已经成为我国信息领域，位居世界前列的少数项目之一。
物联网普适实验实验报告—传感网组网传输实验操作
物联网普适实验课程实验报告题目：传感网组网传输实验
任课教师：
组长：
组员：
小组名称：
年月日
传感网组网传输实验
一、实验的内容及意义
在上节我们使用传感器认知实验系统后，对传感器的采集和数据有一定的认识后，本节我们在传感器认知的基础上，认识现在物联网技术中如何实现对传感器数据的实时在线传输。
物联网又简称IOT，从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、传输层和应用层。
感知层由各种传感器以及节点构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。
传输层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。
应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。
本节主要针对传输层过行认知和学习。
二、传输网组网传输系统
1、准备内容
每组一个WSN传输节点，二个以上传感器。
触摸屏准备一个WSN传输网关。
2、实验操作
（1）、把WSN传输网关连入触摸屏上USB线，并打开网关电源，网关上灯会亮。
（2）、重启电脑（或重启“服务”中的“ZA DataCenter”服务）、双击桌面“Starup“图标。
（3）、打开GooGle浏览器，打开“192.168.31.232:8080\envMonitor”出现正确网页即可。
实验六 物联网综合应用实验(一)
成绩：
物理与电子信息工程学院
物联网工程实践实验报告
实验名称：物联网综合应用实验
班级：
姓名：
学号：
实验六物联网综合应用实验（一）
一.实验目的
1.熟悉物联网组网原理和方法；
2.了解Zigbee传感网络的通信原理；
3.了解物联网中传感器数据的采集方法；
4.学习编写一个Android 应用，实现无线组网网络拓扑图，协调器、路由器、终端节点的通信模式；
5.了解Zigbee传感器网络的通信原理。
一、实验设备
CES-IOT6818实验箱，基于CC2530的Zigbee物联网协调器、路由器、传感终端、控制模块终端。
二、实验原理
Zibee是基FEE21.标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术，是目前嵌入式应用的一-个大热点。Zigbee传感网络的组成，主要分为协调器、路由、终端三部分。其中协调器负责接收网络中的数据，并传送到上层做进一- 步的处理:路由负责网络范围内，与之建立连接的终端的
信息转发:终端则是数据的采集节点，通过传感器采集环境中的各项数据信息。实验中用于组建Zigbee传感网络的设备都是基于TI公司的CC2530A芯片设计的。CC2530A芯片在物联网中可以扮演协调器、路由、终端节点三种角色。不同的网络节点，只需烧录不同的程序即可完成不同的功能。Zigbee网络节点的程序都是基于Zigbee 2007协议栈来完成的，不同的是节点的Zigbee网络应用层的设计不一样。ZigBee的协议分为两部分，IEEE802.15.4定义了物理层和MAC层，ZigBee联盟定义了网络层、安全层和应用层，ZigBee协议栈就是将这些层的协议都集合在一一起，并在应用层上做了-些基本的函数便于用户开发。这样用户只需要在应用层增加自己的应用就可以了，不用深入的与研究协议栈，而且软件的可移植性也比较好。而且T的ZigBee协议栈，还做- 个小的操作系统，进行实时的控制。传感器网络中的实时操作，只需要你在应用层加入需要传感器读取和传递参数的函数，此外，根据采集周期定时的唤醒ZBec的终端古点将数据发送给路由器或者直接发给协调器就可以了。ZigBee的组网点:Zigee技术实现的是自组织网的通信方式，可以用一个简单的例子来说明这个工作方式的特点:当一队伞兵空降之后，每人手里持有一块ZigBee设备模块终端。降落到地面后，只要他们彼此间在网络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且，由于人员的移动，彼此间的联络还会发生变化。因而，模块还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。这就是自组织网。
《物联网导论》第4章-无线传感网络
4.3 中高速无线网络规范概述
重庆邮电大学
1. IEEE 802.11X系列无线局域网标准
6IEEE802.11e/f/h：IEEE802.11e标准对WLANMAC层协议提出改 进 ，以支持多媒体传输，以支持所有WLAN无线广播接口的服务质量 保证QOS机制。IEEE802.11f，定义访问节点之间的通讯，支持IEEE8 02.11的接入点互操作协议（IAPP）。IEEE802.11h用于802.11a的频谱 管理技术。 7IEEE802.11d/c：IEEE 802.11d根据各国无线电频谱规定做的调整。 IEEE 802.11c则为符合802.11的媒体接入控制层(MAC) 桥接(MAC Lay er Bridging)。
4.3 中高速无线网络规范概述
4.3.2 IEEE 802.11ah低频段低功耗无线局域网技术
IEEE 802.11ah物理层
重庆邮电大学
IEEE 802.11ah是工作于降频10倍的IEEE 802.11ac， IEEE 802.11ah的带宽包括：2MHz，4MHz，8MHz，16MHz ，对于扩展覆盖功能又额外定义了1MHz。因此物理层被 分为两层：1MHz带宽传输模式，其目的是进一步扩展传 输距离；大于或者等于2MHz带宽传输模式，可以满足传 输距离长达1Km的覆盖范围目标。
了解蓝牙的工作原理及系统组成 了解蓝牙 4.0 技术的协议栈架构 了解蓝牙 4.1 技术的主要特点 了解蓝牙 5.0 技术的主要特点 掌握体域网的系统架构 理解无线体域网的节点设计
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无线传感网智能组网设计实验指导书（实验类）实验 1.Zigbee基本通信实验
1.1实验目的
➢了解实Zigbee的原理及在软件上如何方便使用；
➢掌握在Windows CE 6.0下进行UART编程的方法。
1.2实验设备
➢硬件：EduKit-IV嵌入式教学实验平台、Mini270核心子板、Zigbee模块、PC 机；
➢软件：Windows 2000/NT/XP 以及Windows 平台下的VS2005开发环境。
1.3实验容
➢利用Microsoft Visual Studio 2005编写一个可运行于EduKit-IV型实验箱Windows CE 6.0操作系统上的应用程序；
➢学习和掌握EduKit-IV教学实验平台过UART与Zigbee模块通信，实现对Zigbee 模块的配置和对等网模式下的通信。
1.4实验原理
1.4.1Zigbee起源
无线网络系统源自美国军方的“电子尘埃(eMote)”技术，是目前国、外研究的热点技术之一。该系统基于IEEE802.15.4规的无线技术，工作在2.4 GHz或868／928 MHz，用于个人区域网和对等网状网络。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。它是一种介于红外无线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。在数千个微小的传感器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传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。相对于现有的各种无线通信技术，无线ZigBee网络技术将是近距离通信最低功耗和成本的技术。这一技术目前正向工业、民用方向推广和发展，
市场前景广阔。包括国家863计划等项目都在进行相关的研究工作。因此，本文介绍的基于ZigBee技术的嵌入式无线网络平台，这一无线网络平台可应用于工业控制、信息家电、安保系统、环境监测、港务运输、煤矿安全、农业自动化和医疗监护设备等许多行业和设备。具有广泛的适应性。并能弥补其他无线通信技术的不足，保证其安全性，降低服务成本。
1.4.2ZigBee网络配置
1.网络设备组成。
ZigBee网络设备主要包括网络协调器、全功能设备和精简功能设备3类。
●网络协调器：
包含所有的网络消息，是3种设备类型中最复杂的一种，存储容量最大、计算能力最强。功能是发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息。
●全功能设备：
全功能设备（Full-Function Device，FFD）可以担任网络协调者，形成网络，让其他的FFD或精简功能装置（RFD）联结。FFD具备控制器的功能，可提供信息双向传输。其设备特性有：附带由标准指定的全部IEEE 802.15.4功能和所有特征；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；在网络常用作终端设备；RFD 由于省掉了存和其他电路，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（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
发现、消息转发，通过连接别的节点来扩展网络的覆盖围等。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15ms～4min）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ZE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。
1.4.3ZigBee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围。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。