zigbee学习笔记

关于 ZIGBEE 技术 Zigbee 的由来 在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在 许多缺陷。 对工业， 家庭自动化控制和遥测遥控领域而言， 蓝牙技术显得太复杂， 功耗大， 距离近， 组网规模太小等， 而工业自动化对无线通信的需求越来越强烈。 正因此，经过人们长期努力，Zigbee 协议在 2003 年中通过后，于 2004 正式问世 了。 Zigbee 是什么 Zigbee 是一个由可多到 65000 个无线数传模块组成的一个无线数传网络平 台，十分类似现有的移动通信的 CDMA 网或 GSM 网，每一个 Zigbee 网络数传 模块类似移动网络的一个基站， 在整个网络范围内， 它们之间可以进行相互通信； 每个网络节点间的距离可以从标准的 75 米，到扩展后的几百米，甚至几公里； 另外整个 Zigbee 网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如，你可以通过 互联网在北京监控云南某地的一个 Zigbee 控制网络。 不同的是，Zigbee 网络主要是为自动化控制数据传输而建立，而移动通信 网主要是为语音通信而建立； 每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上， 而 每个 Zigbee“基站”却不到 1000 元人民币;每个 Zigbee 网络节点不仅本身可以与 监控对对象， 例如传感器连接直接进行数据采集和监控， 它还可以自动中转别的 网络节点传过来的数据资料; 除此之外，每一个 Zigbee 网络节点（FFD）还可在 自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD） 无线连接。 每个 Zigbee 网络节点（FFD 和 RFD）可以可支持多到 31 个的传感器和受 控设备， 每一个传感器和受控设备终可以有 8 种不同的接口方式。 可以采集和传 输数字量和模拟量。 Zigbee 技术的应用领域 Zigbee 技术的目标就是针对工业，家庭自动化，遥测遥控，汽车自动化、 农业自动化和医疗护理等,例如灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控， 油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标 例如城市中的车辆进行定位. 通常， 符合如下条件之一的应用， 就可以考虑采用 Zigbee 技术做无线传输 1．需要数据采集或监控的网点多； 2．要求传输的数据量不大，而要求设备成本低； 3．要求数据传输可性高，安全性高； 4．设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块； 5．电池供电； 6．地形复杂，监测点多，需要较大的网络覆盖； 7．现有移动网络的覆盖盲区； 8．使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。 9．使用 GPS 效果差，或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。 Zigbee 技术的特点 省电两节五号电池支持长达 6 个月到 2 年左右的使用时间。 可靠采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用 时隙， 避免了发送数据时的竞争和冲突； 节点模块之间具有自动动态组网的功能， 信息在整个 Zigbee 网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输 的可靠性。 时延短针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时 延都非常短。 网络容量大可支持达65000 个节点。 安全ZigBee 提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的 AES-128。 高保密性64 位出厂编号和支持AES-128加密。 Zigbee 的发展前景 Zigbee 技术和 RFID 技术在 2004 年就被列为当今世界发展最快， 市场前景 最广阔的十大最新技术中的两个。关于这方面的报道，你只需在百度，或 GOOGLE 搜索栏中键入“Zigbee”,你就会看到大量的有关报道。总之，今后若干 年，都将是 Zigbee 技术飞速发展的时期。 Zigbee 技术在我国的应用情况 尽管，国内不少人已经开始关注 Zigbee 这们新技术，而且也有不少单位开 始涉足 Zigbee 技术的开发工作，然而，由于 Zigbee 本身是一种新的系统集成技 术， 应用软件的开发必须和网络传输， 射频技术和底层软硬件控制技术结合在一 起。 因而深入理解这个来自国外的新技术， 再组织一个在这几个方面都有丰富经 验的配套的队伍，本身就不是一件容易的事情，因而，到目前为止，国内目前除 了成都西谷曙光数字技术有限公司，真正将 Zigbee 技术开发成产品，并成功地 用于解决几个领域的实际生产问题而外，尚未见到其它报道。 Zigbee 和现有移动网（GPRS，CDMA-1X）的比较 1．无网络使用费使用移动网需要长期支付网络使用费，而且是按节点终 端的数量计算的，而 Zigbee 没有这笔费用； 2．设备投入低使用移动网需要购买移动终端设备，每个终端的价格在人 民币 1000 元上下，而使用 Zigbee 网络，不仅 Zigbee 网络节点模块（相当于基 站）费用每只人民币不到 1000 元，而且，主要使用的网络子节点（相当于手机） 的价格还要低得多； 3．通信更可靠由于现有移动网主要是为手机通信而设计的，尽管 CDMA-1X 和 GPRS 可以进行数据通信，但实践发现，不仅通信数率比设计速率 低很多，而且数据通信的可靠信也存在一定的问题。而 Zigbee 网络则是专门为 控制数据的传输而设计的,因而控制数据的传输具有相当的保证。 4．高度的灵活性和低成本首先，通过使用覆盖距离不同,功能不同的 Zigbee 网络节点， 以及其它非 Zigbee 系统的低成本的无线收发模块， 建立起一个 Zigbee 局部自动化控制网， （这个网络可以是星型，树状，网状及其共同组成的复合网 结构）再通过互联网或移动网与远端的计算机相连，从而实现低成本，高效率的 工业自动化遥测遥控； 5． 比起现有的移动网来， 尽管 Zigbee 仅仅只是一个局域网， 覆盖区域有限， 但它却可以与现有的移动网，互联网和其它通信网络相连接，将许多 Zigbee 局 域网相互连成为一个整体。有效的解决移动网的盲区覆盖问题我们知道，现有 移动网络在许多地方存在盲区，特别是铁路，公路，油田，矿山等野外，更是如 此。而增加一个移动基站或直放站的费用是相当可观的，此时使用 Zigbee 网络 进行盲区覆盖不仅经济有效，而且往往是现在唯一可行手段。 Zigbee 与现有数传电台的比较 1．可靠性高由于 Zigbee 模块的集成度远比一般数传电台高，分离元器件 少，因而可靠性更高； 2．使用方便安全因为集成度高，比起一般数传电台来，Zigbee 收法模块 体积可以做得很小， 而且功耗低， 例如成都西谷公司远距离传输模块 （2-5 公里） ， 最大发射电流比一个 CDMA 手机还要小许多，因而很容易集成或直接安放在到 设备之中，不仅使用方便，而且在户外使用时，不容易受到破坏； 3．抗干扰力强，保密性好，误码率低Zigbee 收发模块使用的是 2.4G 直 序扩频技术， 比起一般 FSK, ASK 和跳频的数传电台来， 具有更好的抗干扰能力， 和更远的传输距离；参阅我们网站中有关 CDMA 直序扩频技术的优越性讨论， 和 Cypress 公司有关实验报道