ZigBee无线传感器网络设计实战第五章
zigbee课程设计
zig bee课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解ZigBee技术的基本概念，包括其起源、特点和应用领域。
2. 学生能够掌握ZigBee网络的体系结构，了解其物理层、媒体访问控制层和网络层的工作原理。
3. 学生能够了解ZigBee协议栈的组成及其在无线传感器网络中的应用。
技能目标：1. 学生能够运用ZigBee模块进行基本的无线通信编程，实现数据发送和接收。
2. 学生能够设计并实现一个小型的ZigBee无线传感器网络系统，进行数据采集和监控。
3. 学生能够通过实验和项目实践，掌握ZigBee网络的配置、调试和维护方法。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到ZigBee技术在物联网和智能生活领域的广泛应用，增强对物联网技术的兴趣和热情。
2. 学生能够在学习过程中培养团队合作意识，提高沟通与协作能力。
3. 学生能够养成积极探索、动手实践的学习习惯，培养创新思维和问题解决能力。
课程性质：本课程为信息技术课程，旨在让学生了解和掌握ZigBee技术的基本原理和应用，培养实际操作能力和创新意识。
学生特点：学生为初中生，具备一定的信息技术基础，对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手实践。
教学要求：结合课程性质和学生特点，教学过程中应注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，培养其解决问题的能力。
同时，注重培养学生的团队合作意识和创新思维。
通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 引入ZigBee技术：介绍ZigBee的起源、发展历程、特点及其在物联网中的应用。
- 教材章节：第一章 ZigBee概述- 内容：ZigBee的发展背景、关键技术、与其他无线通信技术的对比。
2. ZigBee网络体系结构：讲解ZigBee物理层、媒体访问控制层、网络层的工作原理。
- 教材章节：第二章 ZigBee网络体系结构- 内容：各层的作用、协议栈结构、ZigBee设备类型。
3. ZigBee协议栈与应用：介绍ZigBee协议栈的组成，及其在无线传感器网络中的应用。
无线传感器网络第5章传感器网络应用开发基础ppt课件
Z-Stack协议栈
Z-Stack网络地址分配
每个ZigBee设备加入网络时，从其父设备那里获得一 个网络地址（短地址）
MAX_DEPTH网络的最大深度，协调器深度为 0。 MAX_CHILDREN路由器或协调器节点最大个数。 MAX_ROUTER决定路由器或协调器可以处理的具有路
由功能的子节点的最大个数，是MAX_CHILDREN 的 一个子集，终端节点使用MAX_CHILDREN – MAX_ROUTER剩下的地址空间。
配置好PAN_ID，信道、并使用Coordination、Router和 EndDevice编译工程，将可执行文件烧写到传感器板和网 关节点板进行测试，通过串口或者PC端程序查看信息。
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第1节 ZigBee协议栈原理
本节学习要求
了解ZigBee技术的产生与发展 初步理解ZigBee协议栈原理及技术体系 理解ZigBee网络的拓扑结构、地址类型 理解Z-Stack网络地址分配策略及网络配置方法 学会使用Z-Stack协议栈构建ZigBee网络
5.1.1 ZigBee概述
ZigBee技术发展历程 ZigBee的前身是1998年由INTEL、IBM等产业巨头发起的
“HomeRFLite”技术。
2000年12月成立了工作小组起草IEEE 802.15.4标准。
Zigbee联盟成立于2001年8月。2002年下半年，英国英维 思公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰 飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布加盟“Zigbee联盟” ，以研发名为“Zigbee”的下一代无线通信标准，这一事 件成为该项技术发展过程中的里程碑。
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ZigBee技术体系
ZigBee路由器（Router） 它执行的功能包括允许其它设备加入这个网络，
ZigBee无线传感器网络的设计与实现
【 ｙｗｏｄ 】ｉＢ ｅ Ｗｉ ｌｓ ｅｓｒ ｅｗ ｒ； Ｃ ４ ０ ＡＲ Ｋｅ ｒｓＺｇ ｅ； ｒ ｅｓｓｎｏ ｔ ｏｋ Ｃ ２ ２ ； Ｍ７ ｅ ｎ
Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ网络 根 据 应 用 的需 要 可 以组 织 成 星 型 网 络 ， 可 以 组 织 成 也 无 线 传 感 器 网 络（ｉ ｌｓ ｓｎｏ ｅｗ ｒ， Ｎ 是 近 几 年 来 国 内外 ｗ ｒ ｅｓ ｅ ｓｒｎｔｏｋ ＷＳ ） ｅ 研 究 的热 点 ． Ｎ 引起 了 世 界 上 许 多 国 家 军 界 、 术 界 和 工业 界 的高 点 对 点 网 络 ． 图 １ 示 。 星 型 网 络 中 ， 有设 备 都 与 中心 设 备 Ｐ Ｎ ＷＳ 学 如 所 在 所 Ａ 度 重 视 ， 应 用 前景 十分 广 阔 。无 线 传 感 器 网络 是 指 由 大 量 无 处 不 在 网络 协调 器 通 信 。在 这 种 网络 中 ， 其 网络 协 调 器 一 般 使 用 持 续 电 力 系 统 的 ， 有 通信 与计 算 能 力 的微 小 传 感 器 节 点 密集 分 布在 监 控 区 域 内而 供 电 ， 具 而其 他 设 备 采 用 电池 供 电 。 星 型 网络 不 同 ， 对 点 网 络 只 要 彼 与 点 构 成 的 根 据 环境 自主完 成 指 定 任 务 的 自治 测 控 网络 系统 ［］ 目前 ， １。 １ ２ 在 此 都 在 对 方 的 无 线 辐 射 范 围之 内 ，任 何 两 个 设 备 之 间 都 可 以直 接 通 无 线 传 感 器 网络 中 ， 距 离 、 成 本 、 功 耗 的 ｚｇ ｅ 短 低 低 ｉ ｅ技 术 是 无 线 通 信 。 对 点 网 络也 需 要 网络 协 调 器 ， 责 实 现 管 理 链 路 状 态 信 息 ， Ｂ 点 负 认证
无线传感器网络复习资料
无线传感器网络复习资料第一章概述1、什么是无线传感器网络?无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。
2、传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成?这些组成模块的功能分别是什么?（1）传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块、电源模块和嵌入式软件系统（2）传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。
另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。
3、传感器网络的体系结构包括哪些部分？各部分的功能分别是什么？（1）网络通信协议：类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。
它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。
（2）网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。
包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。
这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。
（3）应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。
包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。
第二章微型传感器的基本知识1、传感器由哪些部分组成？各部分的功能是什么？传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。
敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。
转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的信号（一般指电信号）部分。
基本转换电路可以对获得的微弱电信号进行放大、运算调制等。
另外，基本转换电路工作时必须有辅助电源。
2、集成传感器的特点是什么?体积小、重量轻、功能强、性能好。
基于ZigBee协议多跳无线传感器网络设计
基于ZigBee协议的多跳无线传感器网络设计摘要：本文介绍了一种以zigbee协议为核心的多跳无线传感器网络设计，传感器节点处理器采用atmel公司的atmega128l芯片，无线通信采用chipcon公司的cc2420射频芯片，传感器采用数字湿度温度传感器sht10，对不同功能的节点采用不同的程序设计，成功实现数据在无线传感器网络节点间的多跳路由。
关键词：无线传感器网络；zigbee协议；多跳；协调器；路由器；终端设备中图分类号：tp79无线传感器网络（wsn，wirelesssensornetwork）是由多个节点组成的面向任务的无线自组织网络，它综合了无线通信技术，传感器技术，微机电技术，计算机网络技术等多学科的技术领域，借助各类传感器对检测目标进行数据采集，通过无线通信的方式把信息发送给观测者。
由于无线传感器网络具有不依赖有线基础设施，可以自组网和允许网络具有动态的拓扑结构等优点，特别适用于一些不适合人类直接参与的检测环境进行数据采集，因此无线传感器网络在军事、空间探索和灾难拯救等特殊领域有其得天独厚的技术优势，在环境、健康、家庭和其他商业领域有广阔的应用前景。
1 zigbee协议zigbee协议是一种建立在ieee802.15.4标准之上的短距离，低速率的无线通信协议，其中物理层和链路层由ieee802.15.定义，网络层和应用层由zigbee联盟规范。
与其他短距离无线通信技术相比，zigbee协议具有以下优点：（1）功耗低。
低功耗待机模式下，两节5号电池就可以是由6个月以上。
（2）具有3个无线收发器频段。
868mhz（欧盟）；902mhz（美国）；2.4ghz。
（3）网络容量大。
可支持6500个节点设备。
（4）采用csma-ca机制，有效的避免了数据发送时因碰撞产生的冲突。
（5）网络安全性高。
采用了密钥长度为128位的加密算法，对所传输的数据进行了加密算法，有效的保证了数据传输的有效性和安全性。
基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的设计.
0引言目前发展较成熟的几大无线通信技术，往往比较复杂，不但耗费较多资源，成本也较高，不适于短距离无线通信。
ZigBee 技术的出现就弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，大大减少资源的浪费，且有很大的发展前景。
ZigBee 技术是在IEEE 802.15.4协议标准的基础上扩展起来的，是一种短距离、低功耗、低传输速率的无线通信技术。
该技术主要针对低速率传感器网络而提出，能够满足小型化、低成本设备的无线联网要求，可广泛应用于工业、农业和日常生活中。
ZigBee 无线网络根据应用的需要可以组织成星型网络、网状网络和簇状网络三中拓扑结构。
ZigBee 网络有两种类型的多点接入机制。
在没有使能信标的网络中，只要信道是空闲的，任何时候都允许所有节点发送。
在使能信标的网络中，仅允许节点在预定义的时隙内进行发送。
协调器会定期以一个标知为信标帧的超级帧开始发送，并且希望网络中的所有节点与此帧同步。
在这个超级帧中为每个节点分配了一个特定的时隙，在该时隙内允许节点发送和接收数据。
超级帧可能还含有一个公共时隙，在此时隙内所有节点竞争接入信道。
1无线传感器网络节点硬件设计本文采用集成MCU+射频收发模块的SOC 设计方式，这种组合方式的兼容性与芯片之间的数据传输可靠性强，而且能实现节点的更微小化和极低的功耗。
1.1无线传感器网络节点组成无线传感器网络节点一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块组成，如图1所示。
数据采集单元用来采集区域的信息并完成数据转换，采集的信息包含温度、湿度、光强度、加速度及大气压力等；数据处理单元控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理和任务管理等；数据传输单元用于与其他节点进行无线通信、交换控制消息及收发采集数据；电源管理单元选通所用到的传感器。
1.2CC2430模块本文采用CC2430芯片为核心来设计传感器节点。
CC2430芯片是挪威Chipcon 公司推出的符合IEEE 802.15.4标准ZigBee 协议的Soc 解决方案。
传感器与无线传感网络 5.3-基于BasicRF实现人体状态采集
任务拓展
在上述任务的基础，同时增加声音传感器模块，运行后观察 串口调试助手显示的数据
谢观 谢
看
传感器和无线传感网络
第五章 目录
01 ZigBee介绍 02 利用传感器数据变化控制LED的亮灭 03 基于BasicRF实现人体状态采集 04 基于BasicRF实现光照值采集 05 基于Z-Stack协议栈采集数字量传感器实验 06 基于Z-Stack协议栈组网实验
第五章
5.3基于BasicRF实现人体状态采集
进行相同操作，在sensor工作区， 将collect.c文件取消编译。
第五章
5.3.4 任务实施
5.3基于BasicRF实现人体状态采集
1、BasicRF工作原理
在collect.c和sensor.c文件中添加头文件 #include <hal_lcd.h> #include <hal_led.h> #include <hal_joystick.h> #include <hal_assert.h> #include <hal_board.h> #include <hal_int.h> #include "hal_mcu.h" #include "hal_button.h" #include "hal_rf.h" #include "util_lcd.h" #include "basic_rf.h"
\r\n",strlen("人体红外传感器：无人\r\n"));
}
}
}
}
第五章
5.3.4 任务实施
zigbee无线传感网络课程设计
zigbee无线传感网络课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握zigbee无线传感网络的基本概念、原理和应用场景。
2. 了解zigbee协议栈的结构、功能及其工作流程。
3. 掌握zigbee网络拓扑结构、节点类型及其配置方法。
技能目标：1. 学会使用zigbee开发工具进行网络编程和调试。
2. 能够搭建简单的zigbee无线传感网络，并进行数据采集、处理和传输。
3. 培养学生运用zigbee技术解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网技术的兴趣，激发学习热情。
2. 增强学生的团队协作意识，培养合作解决问题的能力。
3. 培养学生关注社会热点问题，了解zigbee技术在现实生活中的应用，提高社会责任感。
课程性质：本课程属于信息技术领域，旨在让学生了解和掌握zigbee无线传感网络的基本知识，培养实际操作能力和创新思维。
学生特点：本课程针对的是高年级学生，他们在前期课程中已具备一定的编程基础和网络知识，具有较强的学习能力和实践操作能力。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过实际操作掌握zigbee 技术，鼓励学生开展团队合作，提高解决问题的能力。
在教学过程中，关注学生的情感态度价值观培养，使其在学习过程中形成正确的价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. zigbee基本概念与原理- 无线传感网络概述- zigbee技术特点与应用场景- zigbee协议栈结构与工作原理2. zigbee网络结构与配置- zigbee网络拓扑结构- 节点类型及其功能- 网络配置与优化方法3. zigbee编程与调试- 开发工具与环境介绍- zigbee协议栈编程- 程序调试与故障排除4. 数据采集、处理与传输- 传感器节点数据采集- 数据处理与融合- 无线数据传输技术5. zigbee应用案例与实战- 现实生活中的zigbee应用案例- 实战项目：搭建简单的zigbee无线传感网络- 数据分析与优化教学内容安排与进度：第一周：介绍无线传感网络与zigbee基本概念、原理第二周：学习zigbee网络结构与配置方法第三周：掌握zigbee编程与调试技巧第四周：学习数据采集、处理与传输技术第五周：分析zigbee应用案例，进行实战项目设计与实施第六周：项目总结与成果展示，数据分析与优化教材章节关联：《信息技术》第四章：无线传感网络《信息技术》第五章：zigbee技术及应用《信息技术》实践教程：zigbee编程与实战案例三、教学方法为了提高教学效果，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：通过系统讲解zigbee无线传感网络的基本概念、原理、协议栈结构等内容，为学生奠定扎实的理论基础。
基于ZigBee的无线传感器网络设计
毕业设计（论文）学院名称学院名称专业名称专业名称学生学号学生学号学生姓名学生姓名指导教师教授姓名助理指导老师老师姓名202 年月基于ZigBee的无线传感器网络设计摘要无线传感器网络(WSN)是当前世界上传感器网络发展的主要方向。
设计无线传感网络的主流网络协议ZigBee作为新兴的无线网络技术在军事自动化、家用智能控制和工业监控等领域都有着十分广阔的应用前景。
此次设计从ZigBee技术开始入手，本设计首先对无线传感器网络以及ZigBee技术的背景、发展状况以及应用前景进行了简单介绍，然后从体系结构、网络协议结构和特点等方面对无线传感器网络进行简单的描述。
通过分析ZigBee技术的特点、协议体系的结构、设备类型以及拓扑形式，应用ZigBee 协议以及传感器技术构成短距离简单无线温度传感网络，并提出了一种基于ZigBee 无线传感器网络的机房环境监测系统。
本设计对基于ZigBee的无线传感器网络的硬件部分进行了设计，其中包括主芯片CC2530、传感器设备、电源电路等。
最后，本设计为基于ZigBee的无线机房环境监测网络的软件部分设计了流程图。
此次设计弥补了当前一些远程机房进行有线监控的不足，对实际的应用有较好的参考价值。
关键词：无线传感器网络;ZigBee; CC2530; 机房环境监测Design of wireless sensor network based onZigBeeAbstractWireless sensor network (WSN) is the main direction of the development of sensor networks in the world. As a new wireless sensor network ,the mainstream network protocol ZigBee has broad application prospects in the field of intelligent control, military automation and industrial monitoring.This design mainly proceed from the ZigBee technology.Firstly, on the wireless sensor network and ZigBee technology background, development situation and application prospect were introduced, and then based on the aspects of system structure, network protocol, structure, characteristics and key issues of the wireless sensor network is a simple description of it. Based on the analysis of the characteristics of ZigBee technology, the protocol system structure, device type,and topology, the application of ZigBee protocol and sensor technology constitute a short distance simple wireless temperature sensor network. A monitoring system of computer room based on ZigBee wireless sensor network is presented in this system. The design of the hardware of the wireless sensor network based on ZigBee is designed, including the main chip CC2530, sensor equipment, RF module, power supply circuit, etc. Finally, the paper designs the flow chart for the wireless temperature sensor network software based on ZigBee. This design makes up for the shortage of the current remote computer room, and has good reference value for the practical application.Keywords: Wireless sensor network; ZigBee;CC2530;Monitoring of computer room environment目录1绪论 (1)1.1课题设计的背景、目的及意义 (1)1.2国内外相关研究的发展现状 (2)1.2.1国外相关研究发展现状 (2)1.2.2 国外相关研究发展现状 (2)1.3基于ZigBee 的无线传感器网络的应用领域 (3)2基于 ZigBee 的无线传感器网络相关分析 (4)2.1无线传感器网络概述 (4)2.1.1无线传感器网络体系结构 (4)2.1.1 WSN 的网络协议结构 (4)2.2 ZigBee 相关技术研究与分析 (6)2.2.1 ZigBee 技术的特点 (6)2.2.2 ZigBee 协议体系的结构 (8)2.2.3 ZigBee 的设备类型 (9)2.2.4 ZigBee的三种网络拓扑形式 (10)3 基于 ZigBee 的机房环境监测系统的总体设计 (11)3.1系统设计的背景 (12)3.2设计要求及实现的功能 (12)3.2.1系统设计的要求 (12)3.2.2需要实现的功能 (12)3.3系统组成及结构 (13)3.3.1系统网络构成 (13)3.3.2系统工作原理 (14)4基于 ZigBee 的机房环境监测系统的硬件设计 (16)4.1数据处理与数据传输模块 (16)4.2传感器模块 (19)4.2.1温度传感器DS18B20 (19)4.2.2 HC-SR501 人体感应模块 (20)4.3电源模块及液晶屏 (22)4.4 各节点的硬件设计 (22)5基于 ZigBee 的机房环境监测系统的软件设计 (25)5.1 ZigBee 无线传感器网络应用模块软件设计 (25)5.2主机监测软件设计 (28)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)1绪论1.1课题设计的背景、目的及意义在如今的世界，随着科学技术的飞速发展，各种新思想、新技术层出不穷，各种不同领域的知识和技术也在不停地交融，于是产生了多个极具研究价值并有着深远意义的科研课题。
Zigbee无线传感网分析与实验手册 _打印版
目录第一章Zigbee技术简介 (9)1.1 Zigbee技术演变及进展 (9)1.2.1 ZigBee技术的由来 (9)1.2.2 ZigBee技术的发展历程 (10)1.2 短距离无线网络传输协议对比 (12)1.3 zigbee技术特点 (15)1.4 zigbee2007/pro特性 (15)1.5 zigbee无线网络通信信道分析 (17)1.6 zigbee技术的应用领域 (18)第二章Zigbee节点硬件资源详解 (23)2.1 核心板硬件资源 (23)2.1.1 CC2530简介 (23)2.1.2天线及巴伦匹配电路设计 (24)2.1.3晶振电路设计 (25)2.1.4 LED电路设计 (26)2.2 底板硬件资源 (26)2.1.1 电源电路设计 (26)2.1.2 LED电路设计 (27)2.1.3 复位电路设计 (27)2.1.4 USB转串口电路设计 (27)2.1.5 液晶电路设计 (28)2.1.6 按键电路设计 (28)2.1.7 仿真器接口电路设计 (29)2.1.8 一键还原电路设计 (29)2.3 CC2530仿真器 (29)第三章IAR集成开发环境 (31)3.1 IAR集成开发环境简介 (31)3.2 IAR集成开发环境安装 (32)3.3 IAR工程的编辑与修改 (37)3.3.1 新建一个工程 (37)3.3.2工程设置 (39)3.3.3 新建源文件到工程 (44)3.4 仿真调试与下载 (50)3.4.1 仿真器驱动安装 (50)3.4.2仿真调试与下载 (53)3.5模块设备 (54)3.5.1 建立自己的模块设备 (55)3.5.2 使用自己的模块设备 (57)第四章Zigbee无线传感网开发入门 (60)4.1 zigbee协议栈使用简介 (60)4.2 zigbee协议栈安装 (62)4.3 点对点数据传输实验 (62)4.3.1 协调器程序 (63)4.3.2 终端节点程序 (74)4.3.3 实例测试 (79)4.4 点对点数据传输实验解析 (79)4.4.1 实验原理及流程图 (80)4.4.2 数据发送 (80)4.4.3 数据接收 (82)4.5 ZigBee数据包分析 (83)4.5.1 构建ZigBee协议分析系统 (84)4.5.2 ZigBee数据包传输流程分析 (86)4.6 本章小结 (88)第五章Zigbee无线传感网开发进阶 (89)5.1 ZigBee协议栈构成 (89)5.2 ZigBee协议栈之OSAL分析 (93)5.2.1 OSAL常用术语 (93)5.2.2 OSAL运行机理 (95)5.2.3 OSAL消息队列 (100)5.2.4 OSAL添加任务 (101)5.2.5 OSAL的API接口 (103)5.3 ZigBee串口应用基础实验 (106)5.3.1 程序代码 (107)5.3.2 实例测试 (110)5.3.3 原理解析 (111)5.4 ZigBee串口应用扩展实验 (116)5.4.1 实验原理 (116)5.4.2 协调器程序 (116)5.4.3 终端节点程序 (119)5.4.4 实例测试 (121)第六章Zigbee无线传感网网络管理 (123)6.1 ZigBee网络设备地址 (123)6.2 单播、组播和广播 (124)6.3 网络通信实验 (126)6.3.1 广播和单播通信 (126)6.3.2 组播通信 (133)6.4 ZigBee协议栈网络管理 (141)6.4.1网络管理基础实验 (142)6.5 网络拓扑实验 (149)6.5.1 协调器程序 (150)6.5.2 路由器以及终端节点程序 (154)6.5.3 实例测试 (157)第七章Zigbee无线传感网开发实战 (160)7.1 温度传感器实验 (160)【实验目的】 (160)【实验设备】 (161)【实验要求】 (161)【实验原理】 (161)【实验步骤】 (163)【关键代码分析】 (164)【实验结果】 (166)【实验总结】 (167)7.2 光照传感器实验 (168)【实验目的】 (168)【实验设备】 (168)【实验要求】 (168)【实验原理】 (169)【实验步骤】 (171)【关键代码分析】 (171)【实验结果】 (173)【实验总结】 (173)7.3 可燃性气体传感器实验 (174)【实验目的】 (174)【实验设备】 (174)【实验要求】 (174)【实验步骤】 (176)【关键代码分析】 (176)【实验结果】 (178)【实验总结】 (178)7.4 红外热释电传感器实验 (179)【实验目的】 (179)【实验设备】 (179)【实验要求】 (179)【实验原理】 (180)【实验步骤】 (182)【关键代码分析】 (182)【实验结果】 (184)【实验总结】 (184)7.5 三轴加速度传感器感器实验 (185)【实验目的】 (185)【实验设备】 (185)【实验要求】 (185)【实验原理】 (185)【实验步骤】 (188)【关键代码分析】 (188)【实验结果】 (189)【实验总结】 (190)7.6 触摸传感器感器实验 (190)【实验目的】 (190)【实验设备】 (191)【实验要求】 (191)【实验步骤】 (192)【关键代码分析】 (192)【实验结果】 (194)【实验总结】 (195)7.7 震动传感器感器实验 (195)【实验目的】 (195)【实验设备】 (195)【实验要求】 (195)【实验原理】 (196)【实验步骤】 (196)【关键代码分析】 (197)【实验结果】 (198)【实验总结】 (199)7.8 LED和电机控制实验 (200)【实验目的】 (200)【实验设备】 (200)【实验要求】 (200)【实验原理】 (201)【实验步骤】 (203)【关键代码分析】 (203)【实验结果】 (212)【实验总结】 (213)7.9 PWM调光实验 (213)【实验目的】 (213)【实验设备】 (214)【实验要求】 (214)【实验步骤】 (216)【关键代码分析】 (216)【实验结果】 (218)【实验总结】 (219)7.10 继电器控制实验 (219)【实验目的】 (219)【实验设备】 (219)【实验要求】 (220)【实验原理】 (220)【实验步骤】 (221)【关键代码分析】 (221)【实验结果】 (224)【实验总结】 (224)7.11 超声波传感器测距实验 (225)【实验目的】 (225)【实验设备】 (225)【实验要求】 (225)【实验原理】 (225)【实验步骤】 (229)【关键代码分析】 (229)【实验结果】 (232)【实验总结】 (232)7.12 酒精传感器实验 (233)【实验目的】 (233)【实验设备】 (233)【实验要求】 (233)【实验步骤】 (236)【关键代码分析】 (236)【实验结果】 (237)【实验总结】 (237)7.13 陀螺仪应用实验 (238)【实验目的】 (238)【实验设备】 (238)【实验要求】 (238)【实验原理】 (238)【实验步骤】 (241)【关键代码分析】 (242)【实验结果】 (252)【实验总结】 (253)7.14 颜色传感器实验 (254)【实验目的】 (254)【实验设备】 (254)【实验要求】 (254)【实验原理】 (255)【实验步骤】 (261)【关键代码分析】 (262)【实验结果】 (267)【实验总结】 (268)第一章Zigbee技术简介1.1 Zigbee技术演变及进展ZigBee不仅只是802.15.4的名字。
基于zigbee的课程设计
基于zigbee的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生了解并掌握Zigbee无线通信技术的基本原理和应用场景。
2. 使学生了解Zigbee协议栈的架构和关键参数配置。
3. 帮助学生掌握基于Zigbee的传感器网络节点的设计与实现。
技能目标：1. 培养学生运用Zigbee模块进行无线数据传输的能力。
2. 培养学生设计和搭建基于Zigbee的传感器网络系统的实际操作能力。
3. 提高学生分析并解决Zigbee通信过程中问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网技术的兴趣和热爱，激发学生探索新技术的好奇心。
2. 培养学生的团队合作意识，提高学生在团队项目中的沟通与协作能力。
3. 引导学生关注无线通信技术在日常生活中的应用，认识到科技对社会发展的积极作用。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合当前物联网技术的发展趋势，以Zigbee技术为核心，培养学生的实际操作能力和创新意识。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对新兴技术充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生在实际操作中发现问题、解决问题，提高学生的动手能力和技术应用能力。
通过课程学习，使学生能够达到课程目标所设定的具体学习成果。
二、教学内容1. Zigbee技术概述：介绍Zigbee技术的起源、发展历程、主要特点和应用领域，使学生建立对Zigbee技术的基本认识。
教材章节：第一章《无线传感网络概述》2. Zigbee协议栈：讲解Zigbee协议栈的架构、关键层及其功能，分析Zigbee协议参数配置方法。
教材章节：第二章《Zigbee协议栈》3. Zigbee硬件设计：介绍Zigbee模块硬件设计方法，包括传感器接口设计、电源管理、天线设计等。
教材章节：第三章《Zigbee硬件设计》4. Zigbee软件开发：讲解Zigbee软件开发流程，分析Zigbee协议栈编程方法，介绍常见的编程工具和调试技巧。
无线传感器
第一章习题1、什么是无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)？大量的静止或移动的传感器节点，以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。
2、传感器网络节点使用的限制因素有哪些？①电池能量有限：需要电池提供能量的模块：传感器模块、处理器模块、通信模块。
②通信能力有限：E = k × dn (K—系数、 d—距离、 n—3，4）③计算和存储能力有限：传感器节点是一种微型嵌入式设备，价格低、功耗小。
因此，限制处理器计算能力弱，存储能量小。
3、分析传感器网络节点消耗电源能量的特征。
无线通信模块在发送状态的能量消耗最大，在空闲和接收状态的能量消耗接近，略少于发送状态的能量消耗，在睡眠状态的能量消耗最少。
4、无线网络分类。
5、工业现场总线的含义及其类型。
含义：应用在生产现场和微机化测量控制设备之间，实现双向串行多节点数字通信的系统。
总线类型：CAN 、Lonworks、Profibus、 HART、FF等。
6、传感器节点组成。
传感器模块：信息采集、数据转换处理器模块：控制、数据处理无线通讯模块：无线通信，交换控制信息和收发采集数据电源模块：提供能量第二章习题1、无线传感器网络的拓扑结构有哪几种？按照节点功能及结构层次，无线传感器网络拓扑结构分为：①平面网络结构②分层网络结构③混合网络结构④Mesh网络结构2、Mesh结构的无线传感器网络的特点是什么？有哪些具体应用？特点：节点分布规则；节点功能相同；节点之间都存在多跳路径。
应用：人员和车辆安全监控系统。
第三章习题1、目前无线传感器网络的通信传输介质有哪些类型？无线通信介质：无线电波、微波、红外线等。
2、无线网络通信系统为什么要进行调制和解调？调制有哪些方法？原因：由于基带信号频率低，信号发射天线尺寸会很大；方法：频分复用。
模拟调制: AM、 FM、 PM。
基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究与设计本科生毕业论文设计 精品
本科生毕业论文（设计）题目：基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究与设计目录摘要： (IV)ABSTRACT (V)第一章绪论 (1)1.1 课题背景概述 (1)1.2 WSN简介 (2)1.2.1 WSN体系结构 (2)1.2.2 WSN的协议栈结构 (4)1.2.3 WSN特点及其关键问题 (6)1.2 几种常用的无线通信技术 (7)1.3.1 蓝牙技术 (7)1.3.2 红外技术 (7)1.3.3 ZigBee技术 (8)1.3.4 Wi-Fi技术 (8)1.3.5 RFID技术 (8)1.3.6 HomeRF技术 (9)1.3.7 UWB技术 (9)1.3.8 几种无线通信技术对比 (9)1.4 本文结构组织 (10)1.5 本章小结 (11)第二章 ZigBee/IEEE802.15.4技术标准 (12)2.1 ZigBee/IEEE802.15.4技术概述 (12)2.2 ZigBee技术特点 (12)2.3 ZigBee技术的体系结构 (13)2.4 ZigBee技术的网络配置 (15)2.4.1 两种功能设备 (15)2.4.2 三种节点类型 (15)2.4.3 三种拓扑结构 (16)2.4.4 两种工作模式 (17)2.5 ZigBee组网 (17)2.5.1 基本通信原语 (17)2.5.2 ZigBee网络的组网 (18)2.5.2.1 网络管理服务 (18)2.5.2.2 数据传输服务 (20)2.6 ZigBee 路由 (21)2.6.1路由协议 (21)2.6.2 路由过程 (22)2.7本章小结 (23)第三章基于ZigBee的无线传感器网络的硬件设计 (24)3.1 ZigBee的几种实现方案 (25)3.2 CC2430芯片介绍 (26)3.2.1 CC2430芯片概述 (26)3.2.2 CC2430引脚功能介绍 (29)3.2.3 CC2430的增强型8051内核 (31)3.2.4 CC2430的射频部分 (32)3.2.5 CC2430的其它外围设备 (34)3.2.5.1 直接存取（DMA）控制器 (34)3.2.5.2 MAC定时器 (35)3.2.5.3 模数转换器（ADC） (35)3.2.5.4 温度传感器 (36)3.3 节点的控制和显示电路 (36)3.3.1 控制电路 (37)3.3.2 状态显示电路 (38)3.4 节点的接口电路 (39)3.4.1 USART接口（串行通信接口） (40)3.4.2 JTAG接口 (40)3.5 节点实图 (41)3.6 本章小结 (41)第四章基于ZigBee2006协议栈的无线传感器网络的软件设计 (43)4.1 Z-Stack (43)4.1.1 Z-Stack软件架构 (43)4.1.1.1 系统初始化 (44)4.1.1.2 操作系统的执行 (44)4.1.2 Z-Stack项目中的文件目录 (49)4.2 Z-Stack开发软件 (51)4.2.1 IAR EW8051集成开发环境 (51)4.2.2 ZigBee2006协议栈 (52)4.2.3 SmartRF Flash Programmer软件 (54)4.2.4 ZigBee协议分析仪软件Packet Sniffer (55)4.3 Z-Stack开发的一些基本概念 (55)4.4 实验测试 (60)4.4.1 开关灯控制实验 (60)4.4.1.1 功能描述 (60)4.4.1.2 实验程序 (61)4.4.1.3 实验操作及其结果 (65)4.4.2 温度传输实验 (66)4.4.2.1 功能描述 (66)4.4.2.2 实验程序 (67)4.4.2.3 实验操作及其结果 (73)4.5 本章小结 (76)第五章总结与展望 (77)5.1 无线传感器网络的应用设想 (77)5.2 总结与展望 (78)5.2.1 本文总结 (78)5.2.2 展望 (78)参考文献 (79)附录 (80)致谢 (89)基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究与设计作者：闫彦含指导老师：何自立摘要：无线传感器网络是涉及多学科、知识高度集中、在当今国际上备受关注的前沿热点和研究领域。
ZigBee无线传感器网络设计实战第一章
实训 1-1 安装IAR软件和硬件驱动
从技术架构上看，物联网可以分 为3层，即感知层、网络层和应用 层，如右图所示。
物联网架构示意图
实训 1-1 安装IAR软件和硬件驱动
感知层：位于最底层，相 当于人体的皮肤和五官。 它利用RFID、摄像头、 传感器、GPS、二维码等 随时随地识别和获取物体 的信息。
实训 1-1 安装IAR软件和硬件驱动 如今，物联网与各个行业不断融合，行业应用稳步发展，并蕴含巨大空间，如下图所示。
物联网应用示意图
实训 1-1 安装IAR软件和硬件驱动
从市场应用来看，占据中国物联网市场主要份 额的领域为智能工业、智能物流、智能交通、 智能电网、智能医疗、智能农业、智能环保和 智能家居。其中，智能工业占比最大。
成本低
时延短
可靠性高
安全性高
有效范围小
网络容量大
工作频段灵活
数据传输速率低：
实训 1-1 安装IAR软件和硬件驱动
在家庭/商业自动化、智慧能源、健康医疗 及零售等领域，ZigBee也被证明是可靠的 无线网络解决方案，如右图所示。
网络层：位于中间层，相 当于人体的神经中枢和大 脑。它通过移动通信网络 与互联网的融合，将物体 的信息实时准确地传递出 去。
应用层：位于最顶层，相 当于人的社会分工。它与 行业需求相结合，对感知 层得到的信息进行处理， 实现智能化识别、定位、 跟踪、监控和管理等实际 应用。
实训 1-1 安装IAR软件和硬件驱动
感知层是物联网发展和应用的基础，解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题。它实际上包含了 数据采集和数据短距离传输两个过程。
即首先通过传感器、摄像头等设备采集外部 物理世界的数据，然后通过ZigBee、蓝牙、 Wi-Fi、工业现场总线等短距离无线或有线 通信技术进行协同工作，或者传递数据到网 关设备。
ZigBee无线传感器网络设计实战第五章
XXGC
终端节点
协调器
无线数据传输原理图
实训 5-1 无线数据发送和接收 知识链接
1 设备类型
在ZigBee无线网络中，存在3种逻辑设备类型， 即：协调器（Coordinator）、路由器（Router） 和终端节点（End-device）。 ZigBee网络通常由一个协调器以及多个路由器和 多个终端设备组成，绿色节点为协调器，蓝色节 点为路由器，橙色节点为终端设备，如右图所示。
afAddrType_t *dstAddr：该参数包含了目 的节点的网络地址以及发送数据的格式。 endPointDesc_t *srcEP：该参数的作用就 是指定端口号。 uint16 cID：这个参数描述的是命令号。 uint16 len：该参数标识了发送数据的长度。 uint8 *buf：该参数是指向发送数据缓存区的 指针。
/* Coordinator Settings */ -DZDO_COORDINATOR -DRTR_NWK
//开启协调器功能 //开启路由器功能
不同的是，如果路由器和终端节点的 ZDAPP_CONFIG_PAN_ID值设置为非0xFFFF 值，则会以ZDAPP_CONFIG_PAN_ID值作为 PANID。
实训 5-1 无线数据发送和接收
如果协调器的PANID的设置值为小于等于 0x3FFF的有效值，协调器就会以这个特定的 PANID值建立网络。但是，如果在默认的信道 上已经有了该PANID值的网络存在，则协调器 会继续搜寻其他的PANID，直到找到网络不冲 突为止。
ZigBee网络示意图
实训 5-1 无线数据发送和接收
协调器是整个网络的核心，它最主要的作用是启 动网络，其方法是选择一个相对空闲的信道，形 成一个PANID（网络编号）。它也会协助建立 网络中的安全层及处理应用层的绑定。当整个网 络启动和配置完成之后，它的功能就退化为一个 普通路由器。
基才ZigBee协议栈的无线传感器网络的设计
层是 由 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ联 盟 制 定 的 。 支 持 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ协 议 的无 线 通 信 芯 片 主 要 有 ｒ 公 司 推 出 的 Ｉ ’ Ｉ
收稿 日期 ： ０ ２ Ｏ — ２ ２ １ 一 １ １ 稿 件 编 号 ：０ ２ １ ５ ２ １０ ０ ０
允 许 路 由器 和 传 感 器 节 点 与 其 绑 定 ， 接 收 路 由 器 和 传 感 器 并 节 点 发 送 来 的数 据 信 息 ，以 及 传 送 给 Ｐ Ｃ机 进 行 处 理 、存 储 等 ； 感 器 节 点 负 责 感 知 被 测 对 象 的 物 理 信 息 ， 将 其 无 线 传 并
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｉｓ ．ｔ ｅ ｂ ｓｃ ｔ ｐ ｌ ｇｃ ｌｓｒ ｃｕ ｅ ｆｗｉ ｌｓ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｒ ｎ ｈ ｔ ｃｕ ｅ ｏ ｅ ｓ ｒｎ ｄ ｒ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｓｒ ｃ ：Ｆ ｒｔ ｈ ａ ｉ ｏ ｏ ｏ ｉａ ｔｕ ｔ ｒ ｓｏ ｒ ｅ ｓｓ ｎ ｏ ｅｗｏ ｋ ａ ｄ ｔ ｅ ｓｒ ｔ ｒ ｆｓ ｎ ｏ ｏ ｅ ａ ｅ ｉ ｔ ｕ ｅ ． ｅ ｕ ｏ
（ 徽 国防 科 技 职 业 学 院 机
摘 要 ：首 先 介 绍 了 无线 传 感 器 网络 的基 本 拓 扑 结 构 与 传 感 器 节 点 的 结 构 ， 细说 明 了基 于 Ｚｇ ｅ 议 栈 的无 线传 感 详 ｉ ｅ协 Ｂ
射 频 性能 之 外 。 内部 还 集 成 了一 个 增 强 型 ８ ５ 其 ０ １内核 。 使 得 这
Ｃ ２３ Ｃ ４ ０成 为 市 面上 最 具 有 竞 争 力 的 Ｚｇ ｅ 无 线 收 发 芯 片 。 ｉ ｅ Ｂ 文 中设 计 了基 于 Ｚｇ ｅ 协 议 栈 的无 线 传 感 网 络 ． 系统 ｉ ｅ Ｂ 该
Ｃ ２ ２ 、 Ｃ ４０ Ｃ ２ ３ Ｃ ４ ０ Ｃ ２ ３ 、 Ｃ ５ ０以 及 Ｆｅｓａｅ半 导 体 公 司 推 出 的 ｒｅｃ ｌ
传感器与无线传感网络 5.5-基于Z-Stack协议栈采集数字量传感器实验1-任务要求
图4.3 ZigBee网络示意图
第五章
5.5.3 必备知识
5.5 基于Z-Stack协议栈采集数字量传感器实验 3. Z-Stack协议栈基本概念
协调器的作用
① 协调器是每个独立的Zigbee网络中的核心设备，负责选择一个信道和一个网 络ID（也称PAN ID），启动整个ZigBee网络。 ② 协调器的主要角色是负责建立和配置网络。由于Zigbee网络本身的分布特性， 一旦Zigbee网络建立完成后，整个网络的操作就不再依赖协调器是否存在，与普 通的路由器没有什么区别。
路由器的作用
① 允许其他设备加入网络，多跳路由协助终端设备通信。 ② 一般情况，路由器需要一直处于工作状态，必须使用电力电源供电。但是当 使用树型网络拓扑结构时，允许路由器间隔一定的周期操作一次，则路由器可 以使用电池供电。
第五章
5.5.3 必备知识
5.5 基于Z-Stack协议栈采集数字量传感器实验 3. Z-Stack协议栈基本概念
任务要求
具体效果如下： ① 协调器上电，LED1闪烁后常亮。
ZigBee无线网络
② ③
终端节点上电，LED1闪烁后常亮。 终端节点与协调器节点通信成功，LED2
NEWLAB
NEWLAB
一直闪烁，否则快速闪烁5次后熄灭。
④ 观察协调器与Pc串口调试助手查看数据。
ZigBee节点2 终端节点或路由器
ZigBee节点1 协调器节点
第五章
5.5.3 必备知识
5.5 基于Z-Stack协议栈采集数字量传感器实验 3. Z-Stack协议栈基本概念
安装完成之后，在C:\Texas Instruments\ZStack-CC2530-2.5.1a目录下有4个文件夹， 分别是Documents、Projects、Tools和Components。 1）. Documents文件夹 该文件夹内有很多PDF文档，主要是对整个协议栈的进行说明，用户可以根据需 要进行查阅。
基于CC2530的ZigBee无线传感器网络的设计与实现
基于CC2530的ZigBee无线传感器网络的设计与实现基于CC2530的ZigBee无线传感器网络的设计与实现一、引言近年来，随着无线通信技术的快速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）已经成为了研究的热点之一。
WSN是由大量的分布式感知节点组成的网络，这些感知节点可以自动地收集、处理并传输周围环境中的信息。
而ZigBee无线传感器网络提供了一种低功耗、低成本、低数据速率的解决方案，被广泛用于环境监测、物联网和智能家居等领域。
本文将基于CC2530芯片，设计并实现一个ZigBee无线传感器网络，探讨其在物联网中的应用。
二、ZigBee无线传感器网络的架构ZigBee无线传感器网络的架构包括感知层、网络层和应用层。
（一）感知层感知层是ZigBee无线传感器网络中的底层，由一系列具备感知、采样和处理能力的传感器节点组成。
这些传感器节点能够感知周围环境中的各种信息，并将数据采样后发送到网络层。
（二）网络层网络层负责传感器节点之间的通信和数据传输。
每个传感器节点都有一个唯一的地址，通过网络层可以实现节点之间的无线通信。
网络层采用了自组织、自适应和多跳中继的方式，能够灵活地组网并保持网络的稳定性和可靠性。
（三）应用层应用层是ZigBee无线传感器网络中的最顶层，负责数据的处理和应用。
通过应用层，可以实现对传感器节点的控制和监测。
例如，在环境监测中，可以通过应用层实时地获取温度、湿度等数据，并进行相应的控制和分析。
三、CC2530芯片的选用与介绍CC2530芯片是由德州仪器（Texas Instruments）推出的一款专用于无线传感器网络的低功耗SoC芯片。
该芯片集成了处理器、射频收发器和外围接口等功能，具备良好的性能和低功耗特性。
CC2530芯片采用了IEEE 802.15.4标准的ZigBee协议栈，支持多种网络拓扑结构以及多种通信方式，适用于不同场景下的应用需求。
基于CC2530的ZigBee无线传感器网络的设计与实现
基于CC2530的ZigBee无线传感器网络的设计与实现随着物联网技术的迅猛发展，无线传感器网络在各个领域发挥着重要作用。
ZigBee作为一种低功耗、低数据传输率、广域无线通信技术，逐渐成为无线传感器网络中的主流技术之一。
本文将以CC2530为硬件平台，设计并实现一个基于ZigBee的无线传感器网络。
首先，我们将介绍CC2530这款硬件平台的特点和功能。
CC2530是德州仪器（Texas Instruments）推出的一款具有微控制器和无线收发器功能的系统级芯片。
它集成了强大的处理能力和丰富的外设接口，可以支持多种无线通信标准，包括ZigBee。
为了简化设计和开发过程，我们选择CC2530作为我们的硬件平台。
其次，我们将讨论无线传感器网络的设计思路和目标。
无线传感器网络由大量分布在空间中的无线传感器节点组成，这些节点可以收集、传输和处理环境中的各种信息。
基于ZigBee的无线传感器网络具有低功耗、低成本和易于扩展的优势。
我们的设计目标是实现一个具备稳定性、可靠性和高性能的无线传感器网络。
然后，我们将详细介绍无线传感器网络的硬件组成和功能模块。
无线传感器网络通常由无线传感器节点、协调器和基站组成。
无线传感器节点负责数据采集和传输，协调器负责网络管理和节点通信，基站则负责数据处理和存储。
我们将详细介绍这些硬件组成和各自的功能模块，并阐述它们之间的关系和通信方式。
接下来，我们将介绍无线传感器网络的软件设计和实现。
在无线传感器网络中，软件设计起着至关重要的作用。
我们将采用CC2530的软件开发工具包，对协调器和无线传感器节点的软件进行开发和调试。
在软件设计中，我们将涉及到无线通信协议的选择、节点的路由算法、数据采集和处理算法等。
最后，我们将对设计实现的无线传感器网络进行测试和评估。
我们将利用实际的场景和环境，对无线传感器网络的性能和可靠性进行测试。
通过数据分析和对比，我们将评估无线传感器网络在不同场景和环境下的适用性，并提出可能的改进和优化方案。
无线传感器网络技术讲义(PDF 50页)
Sync Header
Start of Preamble Packet
Delimiter
PHY Header Frame Reserve Length (1 bit) (7 bit)
4 Octets 1 Octets
1 Octets
PHY Payload PHY Service
Data Unit (PSDU)
UWB
Zigbee
IEEE 802.15.4标准
IEEE 802.15.4标准的主要特征：
• 实现20kbps、40kbps、100kbps、250kbps四种不同的传输 速率；
• 支持星型和点到点两种拓扑结构； • 在网络中采取两种地址方式：16位地址和64位地址。其中
16位地址是有协调器分配的，64位地址是全球唯一的扩展 地址； • 采用带冲突避免的载波侦听多路访问（Carrier sense multiple access with collision avoidance，CSMA-CA）的信 道访问机制； • 支持ACK机制以保证可靠传输； • 低功耗机制；
IEEE 802.15.4标准
• IEEE 802.15.4标准概述
• 网络组成及拓扑结构 • 协议栈架构 • 功能概述
• 物理层规范
• 信道分配及调制方式 • 物理层帧格式 • 物理层功能实现
• MAC子层规范
• MAC子层的信道访问方式 • MAC子层的帧格式 • MAC子层的功能实现
IEEE 802.15.4标准
IEEE 802.15.4标准
• 两种不同类型的设备 :
– 全功能设备(full function device ,FFD) – 精简功能设备(reduced function device,RFD)
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数取默认值即可。
uint8 radius：传送跳数，该参数取默认值即可。
实训 5-1 无线数据发送和接收 5 节点的配置信息
f8wConfig.cfg：包含了信道选择、网络号等有关的链接的命令。
f8wCoord.cfg：定义设备类型。
endPointDesc_t *srcEP,
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uint16 cID,
uint16 len,
uint8 *buf,
实训 5-1 无线数据发送和接收
3 PANID
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PANID指网络编号，用于区分不同的ZigBee网 络。设备的PANID值与ZDAPP_CONFIG_ PAN_ID值设置有关。
ZDAPP_CONFIG_PAN_ID设置为0xFFFF，路
由器和终端节点将会在自己的默认信道上随机选
择一个网络加入，加入网络后，此网络的网络协
调器的PANID即为自己的PANID。
实训 5-1 无线数据发送和接收
如果协调器的ZDAPP_CONFIG_PAN_ID设置为非0xFFFF值，则协调器根据自身的网络长地址 （IEEE地址）或ZDAPP_CONFIG_PAN_ID值随机产生一个PANID。
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在ZigBee无线网络中，存在3种ibaot逻辑设备类型， 即：协调器（Coordinator）、路由器（Router） 和终端节点（End-device）。 ZigBee网络通常由一个协调器以及多个路由器和 多个终端设备组成，绿色节点为协调器，蓝色节 点为路由器，橙色节点为终端设备，如右图所示。
是指定端口号。
uint16 cID：这个参数描述的是命令号。
uint16 len：该参数标识了发送数据的长度。
uint8 *buf：该参数是指向发送数据缓存区的
指针。
实训 5-1 无线数据发送和接收
uint8 *transID：该参数是指向发送序号的指针。
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PANID，而终端节点并不知道协调器已经 更换PANID，还是继续加入到PANID为 ZDAPP_CONFIG_PAN_ID值的网络中。
实训 5-1 无线数据发送和接收 4 AF_DataRequest函数参数详解
AF_DataRequest ( afAddrType_t *dstAddr,
ZigBee网络示意图
实训 5-1 无线数据发送和接收
协调器是整个网络的核心，它最主要的作用是启 动网络，其方法是选择一个相对空闲的信道，形
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实训 5-1 无线数据发送和接收 实训目的 了解Z-Stack中数据的发送和接收处理的方式。
实训内容
找两个ZigBee节点进行点对点通信，其中一个 感谢您下载包图网平台上提供的PPT作品，为了您和包图网以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！包图网将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！
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不同的是，如果路由器和终端节点的 ZDAPP_CONFIG_PAN_ID值设置为非0xFFFF 值，则会以ZDAPP_CONFIG_PAN_ID值作为 PANID。
CoordinatorEB，然后
右键单击Enddevice.c
文件，在弹出的快捷菜
单中选择“Options”
命令，如右图所示。
选择“Options”命令
实训 5-1 无线数据发送和接收
03
在弹出的工程选项对话 感谢您下载包图网平台上提供的PPT作品，为了您和包图网以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！包图网将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！
2.4 GHz频段：共有16 个信道，信道通信速率 为250 Kbps。
915 MHz频段：共有 10个信道，信道通信速 率为40 Kbps。
868 MHz频段：共有1 个信道，信道通信速率 为20 Kbps。
实训 5-1 无线数据发送和接收
2.4 GHz的射频频段被分为16个独立的信道。 每一个设备都有一个DEFAULT_CHANLIST的默
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Z i g B e e 无 线 传 感 器 网络设计实战
5
PART FIVE
ZigBee无线网络提高 感谢您下载包图网平台上提供的PPT作品，为了您和包图网以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！包图网将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！
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认信道集。协调器扫描自己的默认信道集并选择 噪声最小的信道作为自己所建网络信道。终端节 点和路由器也要扫描默认信道集并选择一个信道 上已经存在的网络加入。
实训 5-1 无线数据发送和接收 如果协调器的ZDAPP_CONFIG_PAN_ID设置为OxFFFF，则协调器将产生一个随机的PANID；
如果路由器和终端节点的
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1 实训 5-1 无线数据发送和接收
2 实训 5-2 实训简介
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/* Coordinator Settings */ -DZDO_COORDINATOR -DRTR_NWK
无线发送数据，无非就一个相关函数
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AF_DataRequest，通常只需要了解 AF_DataRequest函数的参数，就可以非常灵活 地以各种方式来发送数据。
成一个PANID（网络编号）。它也会协助建立 网络中的安全层及处理应用层的绑定。当整个网 络启动和配置完成之后，它的功能就退化为一个 普通路由器。
实训 5-1 无线数据发送和接收
路由器的主要功能是允许节点
终端节点也称终端设备，一般 加入网络，提供接力作用（数 感谢您下载包图网平台上提供的PPT作品，为了您和包图网以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！包图网将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！
框中，选中“Exclude from build”复选框， 然后单击“OK”按钮， 如右图所示。
//开启协调器功能 //开启路由器功能
上述代码定义了该设备具有协调器和路由器的功能。 f8wRouter.cfg：这个文件定义了设备为路由器。
-DRTR_NWK
实训 5-1 无线数据发送和接收 实施步骤
01
参考实训4-3的实施步
骤，添加3个文件： Coordinator.c，
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作为协调器，另一个作为终端节点。终端节点发
送“XXGC”4个字符，协调器收到数据后，对
接收到的数据进行判断，如果收到的数据是 “XXGC”，则使开发板上的LED灯闪烁。
终端节点
无线数据传输实训原理图如右图所示。
XXGC 无线数据传输原理图
协调器
实训 5-1 无线数据发送和接收 知识链接 1 设备类型
uint8 *transID,
uint8 options,
uint8 radius )
实训 5-1 无线数据发送和接收
afAddrType_t *dstAddr：该参数包含了目
的节点的网络地址以及发送数据的格式。
endPointDesc_t *srcEP：该参数的作用就 感谢您下载包图网平台上提供的PPT作品，为了您和包图网以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！包图网将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！