物聯(lián)網(wǎng)系列專業(yè)課程之無線傳感網(wǎng)技術(shù)培訓(xùn)課件

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1、,14:09,/,57,無線,傳,傳感,網(wǎng),網(wǎng)技,術(shù),術(shù),中智,訊,訊（,武,武漢,）,）科,技,技有,限,限公,司,司,常用,無,無線,通,通信,技,技術(shù),ZigBee,無線,技,技術(shù),TiCC2530,軟件,接,接口,BasicRF,代碼,解,解析,CC2530,無線,通,通信,實(shí),實(shí)驗(yàn),未來,的,的物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng),將,將會,是,是多,種,種技,術(shù),術(shù)共,生,生的,異,異構(gòu),網(wǎng),網(wǎng)絡(luò),應(yīng)用,于,于物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng),的,的各,種,種無,線,線技,術(shù),術(shù),物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)無,線,線通,信,信所,要,要解,決,決的,問,問題,通信距離,傳輸速率,芯片成本,芯片功耗,網(wǎng)絡(luò)容量,協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng),Zig

2、Bee,ZigBee,是,IEEE802.15.4,協(xié)議,的,的代,名,名詞,。,。根,據(jù),據(jù)這,個,個協(xié),議,議規(guī),定,定的,技,技術(shù),是,是一,種,種短,距,距離,、,、低,功,功耗,的,的無,線,線通,信,信技,術(shù),術(shù)。,這一,名,名稱,來,來源,于,于蜜,蜂,蜂的,八,八字,舞,舞，,由,由于,蜜,蜜蜂,(bee),是靠,飛,飛翔,和,和“,嗡,嗡嗡,”,”,(zig),地抖,動,動翅,膀,膀的,“,“舞,蹈,蹈”,來,來與,同,同伴,傳,傳遞,花,花粉,所,所在,方,方位,信,信息,，,，也,就,就是,說,說蜜,蜂,蜂依,靠,靠這,樣,樣的,方,方式,構(gòu),構(gòu)成,了,了群,體,體中,的

3、,的通,信,信網(wǎng),絡(luò),絡(luò)。,其特,點(diǎn),點(diǎn)是,近,近距,離,離、,低,低復(fù),雜,雜度,、,、自組,織,織、低,功,功耗,、,、,低數(shù),據(jù),據(jù)速,率,率、,低,低成,本,本。,ZigBee,可工,作,作在,2.4GHz(,全球,流,流行,),、,868MHz(,歐洲,流,流行,),和,915MHz(,美國,流,流行,)3,個頻,段,段上,分別,具,具有,最,最高,250kbit/s,、,20kbit/s,和,40kbit/s,的傳,輸,輸速,率,率,它的,傳,傳輸,距,距離,在,在,50200m,的范,圍,圍內(nèi),但可,以,以繼,續(xù),續(xù)增,加,加,。,。,ZigBee,應(yīng)用,家庭,自動,化,化,PC

4、,機(jī)的,外圍,設(shè),設(shè)備,低速,無,無線,設(shè),設(shè)備,工業(yè),、,、農(nóng),業(yè),業(yè)和,商,商業(yè),消費(fèi),電,電子,個人,健康,監(jiān),監(jiān)護(hù),玩具,和,和游,戲,戲,消費(fèi),性,性電,子,子設(shè),備,備,家庭,和,和樓,宇,宇自,動,動化,設(shè),設(shè)備,工業(yè),控,控制,裝,裝置,農(nóng)業(yè),自,自動,化,化,電腦,外,外設(shè),醫(yī)用,傳,傳感,器,器,玩具,和,和游,戲,戲機(jī),等,等設(shè),備,備,支持,小,小范,圍,圍的,基,基于,無,無線,通,通信,的,的控,制,制和,自,自動,化,化等,領(lǐng),領(lǐng)域,監(jiān)視,傳感,器,器,自動,化,化,控制,監(jiān)視,診斷,傳感,器,器,玩具,游戲,器,器具,TV,VCR,DVD,CD,鼠標(biāo),鍵盤,操作

5、,桿,桿,保安,HVAC,照明,門禁,Wi-Fi,802.11,標(biāo)準(zhǔn),是,是,IEEE,最初,制,制定,的,的一,個,個無,線,線局,域,域網(wǎng),標(biāo),標(biāo)準(zhǔn),，,，主,要,要用,于,于解,決,決辦,公,公室,局,局域,網(wǎng),網(wǎng)和,校,校園,網(wǎng),網(wǎng)中,用,用戶,與,與用,戶,戶終,端,端的,無,無線,接,接入,，,，業(yè),務(wù),務(wù)主,要,要限,于,于數(shù),據(jù),據(jù)存,取,取,IEEE802.11b/g/n,即為,Wi-Fi,標(biāo)準(zhǔn),，,，工,作,作頻,段,段在,2.4GHz2.4835GHz,，傳,輸,輸速,率,率分,別,別可,達(dá),達(dá),11Mbps/54Mbps/600Mbps,主要,特,特性,為,為：,速,速

6、度,快,快，,可,可靠,性,性高,，,，在,開,開放,性,性區(qū),域,域，,通,通訊,距,距離,可,可達(dá),300,米，,在,在封,閉,閉性,區(qū),區(qū)域,，,，通,訊,訊距,離,離為,76,米到,122,米，,方,方便,與,與現(xiàn),有,有的,有,有線,以,以太,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò),整,整合,工業(yè),上,上也,常,常有,透,透傳,Wi-Fi,作為,無,無線,數(shù),數(shù)據(jù),傳,傳輸,無線局域網(wǎng),WLAN,Internet,WiFi,無線路由器,IPTV,空調(diào),打印機(jī),在熱點(diǎn)區(qū)把多臺計算機(jī)互相鏈接，以及鏈接到外圍設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng),Internet,高速無線接入,Wi-Fi,應(yīng)用,藍(lán)牙,/BLE,藍(lán)牙,(Bluetooth),，

7、是,一,一種,支,支持,設(shè),設(shè)備,短,短距,離,離通,信,信（,一,一般,10m,內(nèi)）,的,的無,線,線電,技,技術(shù),。,。能,在,在包,括,括移,動,動電,話,話、,PDA,、無,線,線耳,機(jī),機(jī)、,筆,筆記,本,本電,腦,腦、,相,相關(guān),外,外設(shè),等,等眾,多,多設(shè),備,備之,間,間進(jìn),行,行無,線,線信,息,息交,換,換,藍(lán),牙,牙,采,采,用,用,分,分,散,散,式,式,網(wǎng),網(wǎng),絡(luò),絡(luò),結(jié),結(jié),構(gòu),構(gòu),以,以,及,及,快,快,跳,跳,頻,頻,和,和,短,短,包,包,技,技,術(shù),術(shù),，,，,支,支,持,持,點(diǎn),點(diǎn),對,對,點(diǎn),點(diǎn),及,及,點(diǎn),點(diǎn),對,對,多,多,點(diǎn),點(diǎn),通,通,信,信,，

8、,，,工,工,作,作,在,在,全,全,球,球,通,通,用,用,的,的,2.4GHzISM,頻,段,段,。,。,其,其,數(shù),數(shù),據(jù),據(jù),速,速,率,率,為,為,1Mbp,采,用,用,時,時,分,分,雙,雙,工,工,傳,傳,輸,輸,方,方,案,案,實(shí),實(shí),現(xiàn),現(xiàn),全,全,雙,雙,工,工,傳,傳,輸,輸,藍(lán),牙,牙,4.0,是,藍(lán),藍(lán),牙,牙,3.0+HS,規(guī),范,范,的,的,補(bǔ),補(bǔ),充,充,，,，,專,專,門,門,面,面,向,向,對,對,成,成,本,本,和,和,功,耗,耗,都,都,有,有,較,較,高,高,要,要,求,求,的,的,無,無,線,線,方,方,案,案,，,，,是,是,一,一,個,個,雙,雙

9、,模,模,的,的,標(biāo),標(biāo),準(zhǔn),準(zhǔn),，,，,它,它,包,含,含,傳,傳,統(tǒng),統(tǒng),藍(lán),藍(lán),牙,牙,部,部,分,分,和,和,低,低,功,功,耗,耗,藍(lán),藍(lán),牙,牙,部,部,分,分,，,，,主,主,要,要,應(yīng),應(yīng),用,用,于,于,智,智,能,能,設(shè),備,備,領(lǐng),領(lǐng),域,域,音頻藍(lán)牙發(fā)送,藍(lán)牙耳機(jī),藍(lán)牙鼠標(biāo)鍵盤,藍(lán),牙,牙,/BLE,應(yīng),用,用,LoRa,LoRa,是,基,基,于,于,LPWAN,（,低,低,功,功,耗,耗,廣,廣,域,域,網(wǎng),網(wǎng),）,）,的,的,一,一,種,種,新,新,型,型,通,通,信,信,技,技,術(shù),術(shù),，,，,由,由,Semtech,公,司,司,發(fā),發(fā),布,布,。,。,其,其,接

10、,接,受,受,靈,靈,敏,敏,度,度,達(dá),達(dá),到,到,了,了,驚,驚,人,人,的,的,-148dbm,，,與,與,業(yè),業(yè),界,界,其,其,他,他,先,先,進(jìn),進(jìn),水,水,平,平,的,的,sub-GHz,芯,片,片,相,相,比,比,，,，,最,最,高,高,的,的,接,接,收,收,靈,靈,敏,敏,度,度,改,改,善,善,了,了,20db,以,上,上,，,，,這,這,確,確,保,保,了,了,網(wǎng),網(wǎng),絡(luò),絡(luò),連,連,接,接,可,可,靠,靠,性,性,。,。,LoRa,采,用,用,線,線,性,性,調(diào),調(diào),頻,頻,擴(kuò),擴(kuò),頻,頻,調(diào),調(diào),制,制,技,技,術(shù),術(shù),，,，,即,即,保,保,持,持,低,低,功,功

11、,耗,耗,特,特,性,性,，,，,又,又,明,明,顯,顯,地,地,增,增,加,加,了,了,通,通,信,信,距,距,離,離,，,，,同,同,時,時,提,提,高,高,了,了,網(wǎng),網(wǎng),絡(luò),絡(luò),效,效,率,率,，,，,LoRa,集,中,中,器,器,/,網(wǎng),關(guān),關(guān),能,能,夠,夠,并,并,行,行,接,接,收,收,并,并,處,處,理,理,多,多,個,個,節(jié),節(jié),點(diǎn),點(diǎn),的,的,數(shù),數(shù),據(jù),據(jù),，,，,大,大,大,大,擴(kuò),擴(kuò),展,展,了,了,系,系,統(tǒng),統(tǒng),容,容,量,量,。,。,LoRa,采,用,用,LoRaWAN,協(xié),議,議,，,，,是,是,LoRa,聯(lián),盟,盟,推,推,出,出,的,的,一,一,個,個,

12、基,基,于,于,開,開,源,源,的,的,MAC,層,協(xié),協(xié),議,議,的,的,低,低,功,功,耗,耗,廣,廣,域,域,網(wǎng),網(wǎng),標(biāo),標(biāo),準(zhǔn),準(zhǔn),。,。,LoRa,主,要,要,在,在,全,全,球,球,免,免,費(fèi),費(fèi),頻,頻,段,段,運(yùn),運(yùn),行,行,（,（,即,即,非,非,授,授,權(quán),權(quán),頻,頻,段,段,）,）,，,，,包,包,括,括,433,、,868,、,915MHz,等,。,。,LoRa,LoRa,網(wǎng),絡(luò),絡(luò),主,主,要,要,由,由,終,終,端,端,（,（,內(nèi),內(nèi),置,置,LoRa,模,塊,塊,）,）,、,、,網(wǎng),網(wǎng),關(guān),關(guān),（,（,或,或,稱,稱,基,基,站,站,）,）,、,、,服,服,務(wù),務(wù)

13、,器,器,和,和,云,云,四,四,部,部,分,分,組,組,成,成,，,，,應(yīng),應(yīng),用,用,數(shù),數(shù),據(jù),據(jù),可,可,雙,雙,向,向,傳,傳,輸,輸,。,。,LoRa,應(yīng),用,用,NB-IoT,NB-IoT,是,一,一,種,種,基,基,于,于,蜂,蜂,窩,窩,數(shù),數(shù),據(jù),據(jù),連,連,接,接,的,的,LPWAN,（,低,低,功,功,耗,耗,廣,廣,域,域,網(wǎng),網(wǎng),）,）,，,，,NB-IoT,只,消,消,耗,耗,大,大,約,約,180KHz,的,帶,帶,寬,寬,，,，,可,可,直,直,接,接,部,部,署,署,于,于,GSM,網(wǎng),絡(luò),絡(luò),、,、,UMTS,網(wǎng),絡(luò),絡(luò),或,或,LTE,網(wǎng),絡(luò),絡(luò),，,，

14、,以,以,降,降,低,低,部,部,署,署,成,成,本,本,、,、,實(shí),實(shí),現(xiàn),現(xiàn),平,平,滑,滑,升,升,級,級,聯(lián),合,合,提,提,出,出,NBM2M,提出,NBOFDMA,提出,NBLTE,NB-IOT,工作組,NBCIOT,報告發(fā),起,起者,NB-IOT,2016.6,凍結(jié),2015.9,2015.5,2014.5,2014.7,2015.7,融合入,融合入,NB-IoT,技術(shù)優(yōu),勢,勢,移動物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)技,術(shù),術(shù)的不,同,同定位,高安全性,高可靠性,高速率,低功耗,高頻譜效率,大覆蓋,低成本,低時延,短距通信,（,ZigBee,等）,NB-IoT,私有技術(shù),（,LoRa,等）,NBIo

15、T,相對短,距,距通信,/,私有技,術(shù),術(shù)優(yōu)勢,明,明顯,技術(shù)制式,網(wǎng)絡(luò)定位,國際標(biāo)準(zhǔn),NB-IoT,與蜂窩網(wǎng)融合演進(jìn)的低成本電信級的高可靠性、高安全性廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),私有技術(shù),LoRa,需獨(dú)立建網(wǎng)、無執(zhí)照波段的高風(fēng)險局域網(wǎng)物聯(lián)技術(shù),Sigfox,國內(nèi)頻段不支持、由,Sigfox,建網(wǎng)與運(yùn)營商合作的高成本高風(fēng)險物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),1m,100m,10km,Bluetooth,ZigBee,（短距覆蓋）,WiFi,（短距覆蓋）,UMTS/LTE,（高成本覆蓋）,GSM,LPWA,（低功率廣覆蓋）,覆蓋,100bps,100kbps,100Mbps,速率,NB-IoT,端到端,解,解決方,案,案,NB-I

16、oT,應(yīng)用,空氣，噪音和污水是,3,大環(huán)境問題,NB IoT,低功耗監(jiān)測設(shè)備,建立網(wǎng)格化感知監(jiān)測系統(tǒng)， 及時預(yù)警，主動干預(yù),幫助政府環(huán)境部門應(yīng)對環(huán)境挑戰(zhàn),基于,NB-IoT,技術(shù)的模塊，上報位置等傳感器數(shù)據(jù)，可以為消費(fèi)者提供多種資產(chǎn)跟蹤的產(chǎn)品,例如：自行車跟蹤； 兒童手環(huán)； 行李箱； 寵物,運(yùn)營商可提供基于連接,+,業(yè)務(wù)端到端服務(wù),利用,NB IoT,車檢器及廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)及平臺，提升泊車服務(wù)運(yùn)營效率,為車主提供方便的智能停車服務(wù)： 車位尋找，自動計費(fèi),位置跟蹤,環(huán)境監(jiān)測,泊車,經(jīng)濟(jì)作物的種植向智能化發(fā)展，例如葡萄種植,NB enabled,低功耗監(jiān)測設(shè)備,建立網(wǎng)格化感知監(jiān)測系統(tǒng)， 及時預(yù)警，主動

17、干預(yù),幫助農(nóng)場主提高產(chǎn)量及品質(zhì),水務(wù)管理的兩大重點(diǎn)：水質(zhì)安全和節(jié)約用水,通過,NB IoT,的解決方案，建立水質(zhì)全程監(jiān)測平臺,Smart metering,： 遠(yuǎn)程抄表及智能計費(fèi),全球奶牛,256 million,，牛的健康與牧場的產(chǎn)值關(guān)系重大,基于,NB IoT,技術(shù)的模塊，上報位置,/,體溫等傳感器數(shù)據(jù),建立牛群監(jiān)測系統(tǒng)， 及時預(yù)警，主動干預(yù),幫助牧場主提高產(chǎn)量及品質(zhì),遠(yuǎn)程抄表,農(nóng)業(yè),畜牧業(yè),6LoWPAN,6LoWPAN,（,IPv6 overlow power WPAN,）是低,速,速無線,個,個域網(wǎng),（,（,LR-WPAN,）標(biāo)準(zhǔn),，,，網(wǎng)絡(luò),層,層互聯(lián),方,方案；,6LoWPAN,

18、的設(shè)計,目,目標(biāo)是,在,在無線,個,個域網(wǎng),（,（,WPAN,）中引,入,入,IPv6,協(xié)議，,在,在網(wǎng)絡(luò),層,層和,MAC,層間加,一,一個網(wǎng),絡(luò),絡(luò)適配,層,層，完,成,成包頭,壓,壓縮、,分,分片、,重,重組和,路,路由轉(zhuǎn),發(fā),發(fā)等，,實(shí),實(shí)現(xiàn)在,IEEE 802.15.4,上傳輸,IPv6,數(shù)據(jù)包,；,；,6LoWPAN,支持星,型,型、樹,型,型、,MESH,網(wǎng)等多,種,種網(wǎng)絡(luò),拓,拓?fù)浣Y(jié),構(gòu),構(gòu)；,Contiki,等操作,系,系統(tǒng)均,集,集成了,6LoWPAN,協(xié)議支,持,持,6LoWPAN,技術(shù),應(yīng)用層,表示層,會話層,傳輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈,路,路,物理層,6LoWPAN,特定

19、的,應(yīng),應(yīng)用程,序,序（使,用,用,Socket,接口）,未使用,未使用,TCP/UDP,IPv6,，,6LoWPAN,適配層,，,，分片,和,和重組,技,技術(shù),IEEE 802.15.4 MAC(CSMA/CA),IEEE 802.15.4 PHY,提供,IPv6,的數(shù)據(jù),壓,壓縮、,分,分片重,組,組功能,，,，,Mesh,路由功,能,能,OSI,6LoWPAN,6LoWPAN,協(xié)議操,作,作系統(tǒng),Contiki,平臺是,專,專門面,向,向無線,傳,傳感器,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)而,開,開發(fā)的,嵌,嵌入式,操,操作系,統(tǒng),統(tǒng)；,開源，,免,免費(fèi)，,可,可移植,到,到多種,平,平臺：,C51/AVR,TI

20、CC2530/TICC2430/TI MSP430,STM32/FreescaleMC1322x/LPC2103,支持多,任,任務(wù)，,采,采用低,功,功耗設(shè),計,計；,具有,TCP/IP,等多種,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)協(xié),議,議棧，,支,支持,ipv4,和,ipv6,協(xié)議；,Contiki,包含,6LoWPAN,報文壓,縮,縮、,RPL,路由、,CoAP,應(yīng)用層,。,。,常用無,線,線通信,技,技術(shù),ZigBee,無線技,術(shù),術(shù),TiCC2530,軟件接,口,口,BasicRF,代碼解,析,析,CC2530,無線通,信,信實(shí)驗(yàn),ZigBee,起源,工業(yè)自,動,動化和,家,家庭智,能,能化對,無,無線數(shù),據(jù),

21、據(jù)通信,的,的需求,越,越來越,強(qiáng),強(qiáng)烈，,而,而藍(lán)牙,技,技術(shù)對,于,于這一,領(lǐng),領(lǐng)域顯,然,然有一,定,定的局,限,限；,2002,年，,zigbeeAlliance,成立；,Zigbee,協(xié)議在,2003,年正式,問,問世；,2004,年，,zigbeeV1.0,誕生；,2006,年，推,出,出,zigbee2006,比較完,善,善；,2007,年底，,zigbeePRO,推出。,ZigBee,聯(lián)盟成,員,員,CompXs,Z,igBee,聯(lián)盟的,主,主要目,標(biāo),標(biāo)是以,透,透過加,入,入無線,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)功,能,能，為,消,消費(fèi)者,提,提供更,富,富彈性,、,、更易,用,用的電,子,子產(chǎn)片

22、,。,。,ZigBee,技術(shù)能,融,融入各,類,類電子,產(chǎn),產(chǎn)品，,應(yīng),應(yīng)用范,圍,圍橫跨,全,全球民,用,用、商,用,用、公,用,用及工,業(yè),業(yè)用等,市,市場。,生,生產(chǎn)商,終,終于可,以,以利用,ZigBee,這個標(biāo),準(zhǔn),準(zhǔn)化無,線,線網(wǎng)絡(luò),平,平臺，,設(shè),設(shè)計簡,單,單、可,靠,靠、便,宜,宜又省,電,電的各,種,種產(chǎn)品,。,。,ZigBee,技術(shù)特,點(diǎn),點(diǎn),數(shù)據(jù)傳,輸,輸速率,低,低,：,10KB/,秒,250KB/,秒，專,注,注于低,傳,傳輸應(yīng),用,用,功耗低,：在低,功,功耗待,機(jī),機(jī)模式,下,下，兩,節(jié),節(jié)普通,5,號電池,可,可使用,624,個月,成本低,：,ZigBee,數(shù)

23、據(jù)傳,輸,輸速率,低,低，協(xié),議,議簡單,，,，所以,大,大大降,低,低了成,本,本,網(wǎng)絡(luò)容,量,量大,：網(wǎng)絡(luò),可,可容納,65,000,個設(shè)備,時延短,：通常,時,時延都,在,在,15ms30ms,安全,：,ZigBee,提供了,數(shù),數(shù)據(jù)完,整,整性檢,查,查和鑒,權(quán),權(quán)功能,，,，采用,AES-128,加密算,法,法,有效范,圍,圍小,：有效,覆,覆蓋范,圍,圍,50200,米，具,體,體依據(jù),實(shí),實(shí)際發(fā),射,射功率,大,大小和,各,各種不,同,同的應(yīng),用,用模式,而,而定,工作頻,段,段靈活,：使用,頻,頻段為,2.4GHz,、,868MHz,（歐洲,）,）和,915MHz,（美國,）,

24、），均,為,為免執(zhí),照,照（免,費(fèi),費(fèi)）的,頻,頻段,傳輸可,靠,靠,：采用,碰,碰撞避,免,免策略,，,，同時,為,為需要,固,固定帶,寬,寬的業(yè),務(wù),務(wù)預(yù)留,專,專用時,隙,隙。,ZigBee,通信可,靠,靠性,ZigBee,技術(shù)體,系,系,一個真,正,正的,ZigBee,，由,ZigBeeAlliance,所主導(dǎo),的,的標(biāo)準(zhǔn),，,，定義,了,了網(wǎng)絡(luò),層,層（,Network Layer,）、安,全,全層（,SecurityLayer,）、應(yīng),用,用層（,ApplicationLayer,）、以,及,及各種,應(yīng),應(yīng)用產(chǎn),品,品的資,料,料（,Profile,）；而,由,由國際,電,電子電,

25、機(jī),機(jī)工程,協(xié),協(xié)會（,IEEE,）所制,訂,訂的,802.15.4,標(biāo)準(zhǔn)，,則,則是定,義,義了物,理,理層（,PHYLayer,）及媒,體,體存取,層,層（,MACLayer,）；,ZigBee,堆棧是,在,在,IEEE 802.15.4,標(biāo)準(zhǔn)基,礎(chǔ),礎(chǔ)上建,立,立的，,從,從下往,上,上依次,是,是物理,層,層，,MAC,層，網(wǎng),絡(luò),絡(luò),/,安全層,，,，應(yīng)用,支,支持子,層,層，應(yīng),用,用層。,物理層,MAC,層,網(wǎng)絡(luò)層,安全層,應(yīng)用層,應(yīng)用支持子層,ZigBee,聯(lián)盟,IEEE,802.15.4,用戶,硬件實(shí)現(xiàn),ZigBee,平臺通信棧,應(yīng)用層,ZigBee,通信頻,道,道,遵循,I

26、EEE802.15.4,協(xié)議。,物理層,是,是協(xié)議,的,的最底,層,層，承,付,付著和,外,外界直,接,接作用,的,的任務(wù),。,。,主要目,的,的：控,制,制,RF,收發(fā)器,工,工作。,調(diào)制方,式,式：擴(kuò),頻,頻通信,信號傳,輸,輸距離,：,：,50m,（室內(nèi),）,），,200m,（室外,）,）。,ZigBee,通信頻,道,道,ZigBee,網(wǎng)絡(luò)架,構(gòu),構(gòu),遵循,IEEE802.15.4,協(xié)議,負(fù)責(zé)設(shè),備,備間無,線,線數(shù)據(jù),鏈,鏈路的,建,建立、,維,維護(hù)和,結(jié),結(jié)束,確認(rèn)模式的,數(shù),數(shù)據(jù)傳送和,接,接收,可選時隙，,實(shí),實(shí)現(xiàn)低延遲,傳,傳輸,支持各種網(wǎng),絡(luò),絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)中每個,設(shè),設(shè)備

27、為,16,位地址尋址,全功能器件,FFD,可工作于所,有,有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可作為網(wǎng)絡(luò),協(xié),協(xié)調(diào)器,可與網(wǎng)絡(luò)中,任,任何節(jié)點(diǎn)通,信,信,簡化功能器,件,件,RFD,僅可和網(wǎng)絡(luò),中,中的,FFD,通信,不能作為網(wǎng),絡(luò),絡(luò)協(xié)調(diào)器,周期性的數(shù),據(jù),據(jù)通信,由用戶決定,周,周期的長短,，,，如：煙霧,傳,傳感器,間歇性的數(shù),據(jù),據(jù)通信,由用戶或外,界,界事件引發(fā),決,決定間歇長,短,短，如：電,燈,燈開關(guān),重復(fù)而快速,反,反應(yīng)的數(shù)據(jù),通,通信,指定固定時,隙,隙進(jìn)行通信,，,，如：鼠標(biāo),、,、鍵盤,ZigBee,的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),全功能設(shè)備,(FFD),：可以擔(dān)任網(wǎng),絡(luò),絡(luò)協(xié)調(diào)者，,形,形成網(wǎng)絡(luò)，,讓,讓其它的,

28、FFD,或是精簡功,能,能裝置（,RFD,）連結(jié)，,FFD,具備控制器,的,的功能，可,提,提供信息雙,向,向傳輸。,附帶由標(biāo)準(zhǔn),指,指定的全部,802.15.4,功能和所有,特,特征,更多的存儲,器,器、計算能,力,力可使其在,空,空閑時起網(wǎng),絡(luò),絡(luò)路由器作,用,用。,也能用作終,端,端設(shè)備,精簡功能設(shè),備,備,(RFD),：,RFD,只能傳送信,息,息給,FFD,或從,FFD,接收信息。,附帶有限的,功,功能來控制,成,成本和復(fù)雜,性,性,設(shè)備類型,拓?fù)漕愋?可否成為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,通話對象,全功能器件（,FFD,）,星形，樹形，網(wǎng)狀,可以,任何,ZigBee,設(shè)備,簡化功能器件（,RFD,）

29、,星形,不可以,只能與協(xié)調(diào)器通話,ZigBee,的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),從節(jié)點(diǎn)類型,來,來分類,ZigBee,設(shè)備包括：,協(xié),協(xié)調(diào)器、路,由,由器、終端,節(jié),節(jié)點(diǎn)。,ZigBee,協(xié)調(diào)器,(Coordinator),：,上電啟動和,配,配置網(wǎng)絡(luò)（,例,例如設(shè)定網(wǎng),絡(luò),絡(luò)標(biāo)示符,，,，選擇信道,）,），一旦完,成,成后相當(dāng)于,路,路由器功能,每各,ZigBee,網(wǎng)絡(luò)必須有,一,一個,ZigBee,路由器,(Router),：,允許其他網(wǎng),絡(luò),絡(luò)設(shè)備加入,多跳路由,協(xié)助電池供,電,電的子節(jié)點(diǎn),通,通信,自己作為終,端,端節(jié)點(diǎn)應(yīng)用,ZigBee,終端節(jié)點(diǎn),(EndDevice),：,向路由節(jié)點(diǎn),傳,傳遞數(shù)據(jù),沒

30、有路由功,能,能,低功耗（,ZigBee,的低功耗主,要,要體現(xiàn)在這,里,里）,可選擇睡眠,與,與喚醒。（,路,路由因不斷,轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)需,電,電源供電，,終,終端節(jié)點(diǎn)電,池,池供電）,ZigBee,的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?模,模型,ZigBee Mesh,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠?型,型,MESH,網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓,撲,撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng),絡(luò),絡(luò)具有強(qiáng)大,的,的功能，網(wǎng),絡(luò),絡(luò)可以通過,多,多級跳的方,式,式來通信；,該,該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),還,還可以組成,極,極為復(fù)雜的,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò),還,還具備自組,織,織、自愈功,能,能。,ZigBee,個域網(wǎng)地址,PAN ID,是個域網(wǎng)地,址,址，也是網(wǎng),絡(luò),絡(luò)的,ID(,即網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識,符,符,),

31、ZigBee,協(xié)議使用一,個,個,16,位的個域網(wǎng),標(biāo),標(biāo)志符（,PAN ID,）來標(biāo)識一,個,個網(wǎng)絡(luò),所有節(jié)點(diǎn)的,PAN ID,唯一，一個,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)只有一,個,個,PAN ID,，它是由,PAN,協(xié)調(diào)器生成,的,的，,PAN ID,是可選配置,項(xiàng),項(xiàng)，用來控,制,制,ZigBee,路由器和終,端,端節(jié)點(diǎn)要加,入,入那個網(wǎng)絡(luò),ZDAPP_CONFIG_PAN_ID,設(shè)置為,0xFFFF,時，節(jié)點(diǎn)就,將,將建立或加,入,入一個“最,優(yōu),優(yōu)”的網(wǎng)絡(luò),ZDAPP_CONFIG_PAN_ID,設(shè)置為,0x00010x3FFF,，節(jié)點(diǎn)將建,立,立或加入該,個,個域網(wǎng)地址,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò),ZigBee,地址,/

32、,尋址,ZigBee,設(shè)備有兩種,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)地址：,1,個是,64,位的,IEEE,地址，通常,也,也叫作,MAC,地址或者擴(kuò),展,展地址（,Extended address,）,另一個是,16,位的網(wǎng)絡(luò)地,址,址，也叫做,邏,邏輯地址（,Logical address,）或者短地,址,址，建立網(wǎng),絡(luò),絡(luò)以后，由,協(xié),協(xié)調(diào)器動態(tài),分,分配,64,位長地址是,全,全球唯一的,地,地址，并且,終,終身分配給,設(shè),設(shè)備。這個,地,地址可由制,造,造商設(shè)定或,者,者在安裝的,時,時候設(shè)置，,是,是由,IEEE,來提供,特殊的邏輯,地,地址（,addrMode,設(shè)為,AddrBroadcast,）：,0x

33、0,，協(xié)調(diào)器地,址,址,NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVALL(0xFFFF),，數(shù)據(jù)包將,被,被傳送到網(wǎng),絡(luò),絡(luò)上的所有,設(shè),設(shè)備,NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVRXON (0xFFFD),，數(shù)據(jù)包將,被,被傳送到網(wǎng),絡(luò),絡(luò)上的所有,非,非睡眠設(shè)備,NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVZCZR(0xFFFC),，數(shù)據(jù)包發(fā),送,送給所有的,路,路由器，包,括,括協(xié)調(diào)器,構(gòu)建,ZigBee,網(wǎng)絡(luò),初始化,IEEE802.15.4,協(xié)議棧,創(chuàng)建,PAN Coordinator,設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的,PAN ID,設(shè)置,Coordinator,的

34、短地址,設(shè)置射頻頻,率,率通道,啟動網(wǎng)絡(luò),其他節(jié)點(diǎn)加,入,入網(wǎng)絡(luò),獲取短地址,，,，開始,通信及數(shù)據(jù),傳,傳輸,首先，每個,設(shè),設(shè)備的協(xié)議,棧,棧必須要對,其,其,PHY,和,MAC,層初始化,每個網(wǎng)絡(luò)必,須,須有一個也,只,只能有一個,PAN Coordinator,PAN ID,作為網(wǎng)絡(luò)標(biāo),識,識，可以被,人,人為的預(yù)定,義,義,除,64,位,IEEEMAC,地址外，還,須,須分配一個,16,位的短地址,“,“,0,”,從,16,個信道中選,擇,擇一個作為,通,通信通道,設(shè)備以,Coordinator,的模式啟動,，,，然后就開,放,放請求應(yīng)答,有可以利用,的,的,Coordinator,

35、，設(shè)備就可,以,以申請加入,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò),設(shè)備被,Coordinator,接受，將獲,得,得短地址作,為,為標(biāo)識，便,可,可傳輸數(shù)據(jù),構(gòu)建,ZigBee,網(wǎng)絡(luò),一個網(wǎng)絡(luò)的,形,形成，必須,由,由協(xié)調(diào)器節(jié),點(diǎn),點(diǎn)率先擔(dān)任,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者,，,，建立網(wǎng)絡(luò),，,，再由其它,的,的路由節(jié)點(diǎn),或,或是終端節(jié),點(diǎn),點(diǎn)加入這個,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)，不過,終,終端節(jié)點(diǎn)只,能,能和路由節(jié),點(diǎn),點(diǎn)或協(xié)調(diào)器,節(jié),節(jié)點(diǎn)連結(jié)。,根據(jù)節(jié)點(diǎn)在,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)中的功,能,能，預(yù)先對,節(jié),節(jié)點(diǎn)進(jìn)行程,序,序設(shè)計,協(xié)調(diào)器的功,能,能是通過掃,描,描搜索，以,發(fā),發(fā)現(xiàn)一個未,用,用的信道或,者,者以指定的,信,信道來啟動,一,一個網(wǎng)絡(luò)。,路由器的功,

36、能,能是通過掃,描,描搜索，以,發(fā),發(fā)現(xiàn)一個激,活,活的信道并,將,將其連接，,然,然后允許其,它,它裝置連接,。,。,終端裝置的,功,功能總是試,圖,圖連接到一,個,個已存在的,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)。,節(jié)點(diǎn)搜索網(wǎng),絡(luò),絡(luò)中能提供,完,完整服務(wù)的,其,其它節(jié)點(diǎn),允許網(wǎng)絡(luò)中,的,的任何節(jié)點(diǎn),可,可對服務(wù)搜,索,索進(jìn)行初始,化,化。,將節(jié)點(diǎn)與可,提,提供完整服,務(wù),務(wù)的其它節(jié),點(diǎn),點(diǎn)進(jìn)行綁定,綁定可為指,定,定相符的設(shè),備,備集提供命,令,令和控制特,征,征。,常用無線通,信,信技術(shù),ZigBee,無線技術(shù),Ti CC2530,軟件接口,BasicRF,代碼解析,CC2530,無線通信實(shí),驗(yàn),驗(yàn),CC2530

37、,官方資料,CC2530,官方軟件實(shí),例,例包,用戶可以從,官,官網(wǎng)下載到,CC2530-SoftwareExamples,包，它是基,于,于下面的架,構(gòu),構(gòu)來設(shè)計的,：,：,應(yīng)用層：包,含,含應(yīng)用例程,基礎(chǔ)射頻層,：,：該層提供,一,一個簡單的,傳,傳輸協(xié)議,硬件抽象層,：,：提供與硬,件,件相關(guān)的函,數(shù),數(shù)接口,軟件例程包,介,介紹,docs,：該文件夾,提,提供了,CC2530,軟件例程包,的,的使用說明,文,文檔,ide,：提供了,CC2530,的,IAR,工程，包括,：,：,light_switch,：無線控制,led,燈的開關(guān)實(shí),驗(yàn),驗(yàn)工程；,per_test,：丟包率檢,測,測實(shí)

38、驗(yàn)工程,；,；,source,：它包含兩,個,個文件夾：,apps,：提供了,ide,中三個例子,的,的實(shí)驗(yàn)源碼,；,；,components,：提供公共,庫,庫函數(shù)：,basicrf,：基礎(chǔ),rf,庫函數(shù),common,：公共類型,及,及中斷的相,關(guān),關(guān)定義,radios,：,adc,及時鐘相關(guān),配,配置函數(shù),targets,：節(jié)點(diǎn)板相,關(guān),關(guān)配置函數(shù),utils,：實(shí)用工具,庫,庫,軟件,API,解析,light_switch.c,：主程序,basic.rf.c,：無線通信,程,程序,uint8basicRfInit(basicRfCfg_t* pRfConfig),：初始化,BasicR

39、F,的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，,，設(shè)置模塊,的,的傳輸通道,，,，短地址，,PAN ID,uint8 basicRfSendPacket(uint16 destAddr,uint8*pPayload, uint8length),：給目的,短,短地址發(fā),送,送指定長,度,度的數(shù)據(jù),uint8 basicRfPacketIsReady(void),：檢查模,塊,塊是否已,經(jīng),經(jīng)可以接,收,收下一個,數(shù),數(shù)據(jù),uint8 basicRfReceive(uint8*pRxData,uint8 len,int16* pRssi),：接收來,自,自,Basic RF,層的數(shù)據(jù),包,包,軟件,API,解析,common

40、,：公共頭,文,文件及常,用,用硬件宏,定,定義,interface,：硬件頭,文,文件定義,軟件,API,解析,hal_mcu.c,：,mcu,初始化及,復(fù),復(fù)位操作,voidhalMcuInit(void),：初始化,muc,時鐘,voidhalMcuWaitUs(uint16usec),：延時,voidhalMcuReset(void),：復(fù)位,mcu,hal_rf.c,：,CC2530,節(jié)點(diǎn)板射,頻,頻接口函,數(shù),數(shù),uint8 halRfInit(void),：,RF,初始化，,使,使能自動,應(yīng),應(yīng)答及校,驗(yàn),驗(yàn)，使能,RX,及中斷,uint8 halRfSetTxPower(uin

41、t8power),：設(shè)置傳,輸,輸,TX,輸出功耗,voidhalRfWriteTxBuf(uint8*pData, uint8length),、,voidhalRfReadRxBuf(uint8* pData, uint8length),：讀寫,buffer,uint8 halRfTransmit(void),：發(fā)送幀,空,空閑信道,voidhalRfReceiveOn(void),：開啟接,收,收功能,軟件,API,解析,hal_board.c,：板載部,分,分部分設(shè),備,備初始化,hal_button.c,：按鍵驅(qū),動,動,hal_digio.c,：數(shù)字,IO,驅(qū)動,hal_led.c,

42、：,LED,驅(qū)動,常用無線,通,通信技術(shù),ZigBee,無線技術(shù),Ti CC2530,軟件接口,Basic RF,代碼解析,CC2530,無線通信,實(shí),實(shí)驗(yàn),Basic RF,介紹,Basic RF,由,TI,公司提供,，,，它包含,了,了,IEEE802.15.4,標(biāo)準(zhǔn)的數(shù),據(jù),據(jù)包的收,發(fā),發(fā)功能但,并,并沒有使,用,用到協(xié)議,棧,棧；,它僅僅是,讓,讓兩個節(jié),點(diǎn),點(diǎn)進(jìn)行簡,單,單的通信,，,，就是說,Basic RF,僅僅是包,含,含,IEEE802.15.4,標(biāo)準(zhǔn)的一,小,小部分而,已,已。,Basic RF,特點(diǎn)：,不會自動,加,加入?yún)f(xié)議,，,，也不會,自,自動掃描,其,其它節(jié)點(diǎn),，

43、,，也沒有,組,組網(wǎng)指示,燈,燈,沒有協(xié)調(diào),器,器、路由,器,器或者終,端,端的區(qū)分,，,，節(jié)點(diǎn)地,位,位相等,沒有自動,重,重發(fā)的功,能,能,Basic RF,幀格式：,Basic RF,幀格式：,1,2,1,2,2,2,2,Variable,2,幀長度,幀控制,幀序號,目的,PAN ID,目的地址,源地址,輔助安全頭,幀載荷,FCS,Basic RF,工作過程,啟動：,確保外圍,器,器件沒問,題,題,創(chuàng)建一個,basicRfCfg_t,的數(shù)據(jù)結(jié),構(gòu),構(gòu)，并初,始,始化其中,的,的成員,調(diào)用,basicRfInit(),函數(shù)進(jìn)行,協(xié),協(xié)議的初,始,始化,Basic RF,工作過程,發(fā)送：,創(chuàng)

44、建一個,buffer,，把,payload,放入其中,。,。,Payload,最大為,103,字節(jié),調(diào)用,basicRfSendPacket(),函數(shù)發(fā)送,，,，并查看,其,其返回值,Basic RF,工作過程,接收：,上層通過,basicRfPacketIsReady(),函數(shù)來檢,查,查是否收,到,到一個新,數(shù),數(shù)據(jù)包,調(diào)用,basicRfReceive(),函數(shù)，把,收,收到的數(shù),據(jù),據(jù)復(fù)制到,buffer,中,常用無線,通,通信技術(shù),ZigBee,無線技術(shù),Ti CC2530,軟件接口,Basic RF,代碼解析,CC2530,無線通信,實(shí),實(shí)驗(yàn),P2P,點(diǎn)對點(diǎn)通,信,信實(shí)驗(yàn),選擇項(xiàng)目

45、,板,板上面兩,個,個節(jié)點(diǎn)進(jìn),行,行點(diǎn)對點(diǎn),通,通信,項(xiàng)目板上,電,電，將兩,個,個節(jié)點(diǎn)的,USB,串口連接,到,到電腦，,運(yùn),運(yùn)行兩個,串,串口工具,，,，進(jìn)行串,口,口收發(fā)數(shù),據(jù),據(jù),向串口工,具,具發(fā)送框,內(nèi),內(nèi)填入數(shù),據(jù),據(jù)并以回,車,車鍵結(jié)尾,，,，將作為,發(fā),發(fā)送節(jié)點(diǎn),發(fā),發(fā)送數(shù)據(jù),發(fā)送節(jié)點(diǎn),串,串口會打,印,印接收端,的,的地址、,本,本機(jī)地址,和,和發(fā)送的,數(shù),數(shù)據(jù),接收節(jié)點(diǎn),會,會打印發(fā),送,送端的地,址,址、本機(jī),地,地址和接,受,受到的數(shù),據(jù),據(jù),廣播通信,實(shí),實(shí)驗(yàn),選擇項(xiàng)目,板,板上面三,個,個節(jié)點(diǎn)進(jìn),行,行廣播通,信,信,項(xiàng)目板上,電,電，將三,個,個節(jié)點(diǎn)的,USB,

46、串口連接,到,到電腦，,運(yùn),運(yùn)行三個,串,串口工具,，,，進(jìn)行串,口,口收發(fā)數(shù),據(jù),據(jù),向串口工,具,具發(fā)送框,內(nèi),內(nèi)填入數(shù),據(jù),據(jù)并以回,車,車鍵結(jié)尾,，,，將作為,發(fā),發(fā)送節(jié)點(diǎn),發(fā),發(fā)送數(shù)據(jù),發(fā)送節(jié)點(diǎn),串,串口會打,印,印接廣播,地,地址、本,機(jī),機(jī)地址和,發(fā),發(fā)送的數(shù),據(jù),據(jù),其他接收,節(jié),節(jié)點(diǎn)串口,會,會打印廣,播,播地址、,本,本機(jī)地址,和,和接受到,的,的數(shù)據(jù),RSSI,信號采集,實(shí),實(shí)驗(yàn),選擇項(xiàng)目,板,板上面兩,個,個節(jié)點(diǎn)進(jìn),行,行點(diǎn)對點(diǎn),通,通信,項(xiàng)目板上,電,電，將兩,個,個節(jié)點(diǎn)的,USB,串口連接,到,到電腦，,運(yùn),運(yùn)行兩個,串,串口工具,，,，進(jìn)行串,口,口收發(fā)數(shù),據(jù),據(jù)

47、,向串口工,具,具發(fā)送框,內(nèi),內(nèi)填入數(shù),據(jù),據(jù)并以回,車,車鍵結(jié)尾,，,，將作為,發(fā),發(fā)送節(jié)點(diǎn),發(fā),發(fā)送數(shù)據(jù),發(fā)送節(jié)點(diǎn),串,串口會打,印,印接收端,的,的地址、,本,本機(jī)地址,和,和發(fā)送的,數(shù),數(shù)據(jù),接收節(jié)點(diǎn),會,會打印發(fā),送,送端的地,址,址、本機(jī),地,地址、接,受,受到的數(shù),據(jù),據(jù)和信號,強(qiáng),強(qiáng)度,無線風(fēng)扇,控,控制實(shí)驗(yàn),選擇項(xiàng)目,板,板上面節(jié),點(diǎn),點(diǎn)一和節(jié),點(diǎn),點(diǎn)二進(jìn)行,點(diǎn),點(diǎn)對點(diǎn)通,信,信,項(xiàng)目板上,電,電運(yùn)行后,，,，將兩個,節(jié),節(jié)點(diǎn)的,USB,串口連接,到,到電腦，,運(yùn),運(yùn)行兩個,串,串口工具,，,，進(jìn)行串,口,口收發(fā)數(shù),據(jù),據(jù),通過在節(jié),點(diǎn),點(diǎn)一內(nèi)對,應(yīng),應(yīng)的串口,工,工具內(nèi)寫,入,入指令并,以,以回車結(jié),尾,尾發(fā)送數(shù),據(jù),據(jù),節(jié)點(diǎn)一串,口,口會打印,接,接收端的,地,地址、本,機(jī),機(jī)地址和,發(fā),發(fā)送的數(shù),據(jù),據(jù),節(jié)點(diǎn)二串,口,口會打印,發(fā),發(fā)送端的,地,地址、本,機(jī),機(jī)地址和,接,接受到的,數(shù),數(shù)據(jù)，并,控,控制風(fēng)扇,狀,狀態(tài),演講完畢,，,，謝謝觀,看,看！,