本书以ZigBee无线传感网络技术为主要对象，以基于CC2530芯片（TI公司）为核心的硬件平台，在介绍了常用传感器编程的基础上，深入剖析了TI的Z-Stack协议栈架构和编程接口，并详细讲述了如何在此基础上开发自己的ZigBee项目。 　　本书可作为工程技术人员进行单片机、无线传感器网络应用、ZigBee技术等项目开发的学习、参考用书，也可作为高等院校高年级本科生或研究生计算机、电子、自动化、无线通信等课程的教材。

目录



第1章 无线传感器网络 1
1.1 无线传感器网络概述 1
1.2 无线传感器网络的发展历程 2
1.3 无线传感器网络的研究现状和前景 3
1.4 无线传感器网络的特点 3
1.5 无线传感器网络体系结构 5
1.6 无线传感器网络的关键技术 8
1.7 无线传感器网络的应用与发展 9
1.8 典型短距离无线通信网络技术 10
1.9 无线传感器网络的主要研究领域 13<p>目录</p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p>第1章 无线传感器网络 1</p> <p>1.1 无线传感器网络概述 1</p> <p>1.2 无线传感器网络的发展历程 2</p> <p>1.3 无线传感器网络的研究现状和前景 3</p> <p>1.4 无线传感器网络的特点 3</p> <p>1.5 无线传感器网络体系结构 5</p> <p>1.6 无线传感器网络的关键技术 8</p> <p>1.7 无线传感器网络的应用与发展 9</p> <p>1.8 典型短距离无线通信网络技术 10</p> <p>1.9 无线传感器网络的主要研究领域 13</p> <p>第2章 IEEE 802.15.4无线传感器网络通信标准 15</p> <p>2.1 IEEE 802.15.4标准概述 15</p> <p>2.2 网络组成和拓扑结构 18</p> <p>2.3 协议栈架构 20</p> <p>2.4 物理层规范 21</p> <p>2.5 MAC层规范 23</p> <p>2.6 MAC/PHY信息交互流程 29</p> <p>2.7 基于IEEE 802.15.4标准的无线传感器网络 29</p> <p>第3章 ZigBee无线传感器网络通信标准 32</p> <p>3.1 ZigBee标准概述 32</p> <p>3.2 ZigBee技术特点 33</p> <p>3.3 ZigBee协议框架 35</p> <p>3.4 ZigBee网络层规范 35</p> <p>3.5 ZigBee应用层规范 38</p> <p>3.6 ZigBee**服务规范 40</p> <p>第4章 ZigBee开发平台 41</p> <p>4.1 ZigBee硬件开发平台 42</p> <p>4.1.1 CC2530射频模块 42</p> <p>4.1.2 调试器接口 44</p> <p>4.1.3 ZigBee学习板 44</p> <p>4.2 ZigBee软件开发平台 47</p> <p>4.2.1 IAR简介 47</p> <p>4.2.2 IAR基本操作 48</p> <p>第5章 CC2530基础实验 54</p> <p>5.1 CC2530无线片上系统概述 54</p> <p>5.1.1 CC2530芯片主要特性 55</p> <p>5.1.2 CC2530的应用领域 55</p> <p>5.1.3 CC2530概述 56</p> <p>5.1.4 CC2530芯片引脚的功能 58</p> <p>5.1.5 CC2530增强型8051内核简介 59</p> <p>5.2 通用I/O端口 60</p> <p>5.2.1 通用I/O端口简介 60</p> <p>5.2.2 通用I/O端口相关寄存器 60</p> <p>5.2.3 实验1:点亮LED 61</p> <p>5.2.4 实验2:按键控制LED交替闪烁 63</p> <p>5.3 外部中断 64</p> <p>5.3.1 中断概述 64</p> <p>5.3.2 中断屏蔽 65</p> <p>5.3.3 中断处理 68</p> <p>5.3.4 实验:按键中断控制LED 71</p> <p>5.4 定时器 73</p> <p>5.4.1 片内外设I/O 73</p> <p>5.4.2 定时器简介 74</p> <p>5.4.3 定时器1寄存器 75</p> <p>5.4.4 定时器1操作 76</p> <p>5.4.5 16位计数器 77</p> <p>5.4.6 实验1:定时器1控制LED闪烁 78</p> <p>5.4.7 定时器3概述 79</p> <p>5.4.8 实验2:定时器1和定时器3同时控制LED1和LED2以不同频率闪烁 80</p> <p>5.5 1602型LCD 82</p> <p>5.5.1 1602型LCD简介 82</p> <p>5.5.2 1602型LCD引脚功能 82</p> <p>5.5.3 1602型LCD的特性 83</p> <p>5.5.4 1602型LCD字符集 83</p> <p>5.5.5 1602型LCD基本操作程序 83</p> <p>5.5.6 1602型LCD指令集 84</p> <p>5.5.7 1602型LCD 4线连接方式 85</p> <p>5.5.8 实验:LCD显示实验 85</p> <p>5.6 USART 90</p> <p>5.6.1 串行通信接口 90</p> <p>5.6.2 串行通信接口寄存器 91</p> <p>5.6.3 设置串行通信接口寄存器波特率 93</p> <p>5.6.4 实验1:UART发送 93</p> <p>5.6.5 UART接收 95</p> <p>5.6.6 实验2:UART发送与接收 96</p> <p>5.7 ADC 99</p> <p>5.7.1 ADC简介 99</p> <p>5.7.2 ADC输入 99</p> <p>5.7.3 ADC寄存器 100</p> <p>5.7.4 ADC转换结果 102</p> <p>5.7.5 单个ADC转换 102</p> <p>5.7.6 片内温度传感器实验 102</p> <p>5.8 睡眠定时器 104</p> <p>5.8.1 睡眠定时器简介 104</p> <p>5.8.2 睡眠定时器寄存器 105</p> <p>5.8.3 实验:睡眠定时器唤醒实验 105</p> <p>5.9 时钟和电源管理 110</p> <p>5.9.1 CC2530电源管理简介 110</p> <p>5.9.2 CC2530电源管理控制 111</p> <p>5.9.3 CC2530振荡器和时钟 111</p> <p>5.9.4 实验:中断唤醒系统实验 111</p> <p>5.10 看门狗 114</p> <p>5.10.1 看门狗模式 115</p> <p>5.10.2 定时器模式 115</p> <p>5.10.3 看门狗定时器寄存器 116</p> <p>5.10.4 实验:看门狗实验 116</p> <p>5.11 DMA 118</p> <p>5.11.1 DMA操作 119</p> <p>5.11.2 DMA配置参数 119</p> <p>5.11.3 DMA配置安装 122</p> <p>5.11.4 实验:DMA传输 123</p> <p>第6章 常用传感器 127</p> <p>6.1 数字温湿度传感器DHT11 127</p> <p>6.1.1 DHT11简介 127</p> <p>6.1.2 DHT11典型应用电路 127</p> <p>6.1.3 DHT11串行接口 128</p> <p>6.1.4 DHT11串行接口通信过程 128</p> <p>6.1.5 实验:DHT11实验 129</p> <p>6.2 红外人体感应模块实验 133</p> <p>6.2.1 红外人体感应模块功能特点 133</p> <p>6.2.2 红外人体感应模块实物 133</p> <p>6.2.3 实验:红外人体感应模块实验 134</p> <p>6.3 结露传感器实验 134</p> <p>6.3.1 HDS05结露传感器特性曲线 135</p> <p>6.3.2 HDS05结露传感器电路设计 135</p> <p>6.3.3 HDS05结露传感器实物 135</p> <p>6.3.4 实验:结露传感器实验 136</p> <p>6.4 烟雾传感器模块 138</p> <p>6.4.1 烟雾传感器模块的功能特点 138</p> <p>6.4.2 烟雾传感器模块实物 138</p> <p>6.4.3 实验:烟雾传感器模块实验 139</p> <p>6.5 光强度传感器模块 139</p> <p>6.5.1 GY-30 数字光模块介绍 139</p> <p>6.5.2 数字光模块实物 140</p> <p>6.5.3 I2C总线介绍 140</p> <p>6.5.4 实验:光强度传感器模块实验 141</p> <p>第7章 CC2530实现红外通信 148</p> <p>7.1 红外通信简介 148</p> <p>7.1.1 红外线通信的特点 148</p> <p>7.1.2 红外线发射和接收 148</p> <p>7.1.3 红外线遥控发射和接收电路 149</p> <p>7.1.4 红外发射电路 150</p> <p>7.1.5 NEC协议 150</p> <p>7.2 实验1:中断方式发射红外信号 150</p> <p>7.3 实验2:PWM方式输出红外信号 157</p> <p>7.4 实验3:红外接收实验 161</p> <p>第8章 Z-Stack协议栈 165</p> <p>8.1 Z-Stack协议栈基础 165</p> <p>8.1.1 Z-Stack协议栈简介 165</p> <p>8.1.2 Z-Stack协议栈基本概念 165</p> <p>8.1.3 Z-Stack的下载与安装 168</p> <p>8.2 Sample Application工程 169</p> <p>8.2.1 Sample Application工程简介 169</p> <p>8.2.2 Sample Application工程概况 170</p> <p>8.2.3 Sample Application工程初始化与事件的处理 170</p> <p>8.2.4 Sample Application工程事件的处理函数 172</p> <p>8.2.5 Sample Application工程流程 173</p> <p>8.3 OSAL循环 178</p> <p>8.3.1 Z-Stack的任务调度 178</p> <p>8.3.2 Z-Stack主函数 179</p> <p>8.3.3 Z-Stack任务的初始化 180</p> <p>8.3.4 Z-Stack的系统主循环 181</p> <p>8.4 数据的发送和接收 184</p> <p>8.4.1 网络参数的设置 184</p> <p>8.4.2 数据的发送 186</p> <p>8.4.3 数据的接收 189</p> <p>8.5 修改LED驱动 191</p> <p>8.6 修改按键驱动 195</p> <p>8.6.1 Z-Stack的按键机制概述 195</p> <p>8.6.2 Z-Stack按键的宏定义 195</p> <p>8.6.3 Z-Stack按键初始化代码分析 196</p> <p>8.6.4 Z-Stack按键的配置 199</p> <p>8.6.5 Z-Stack轮询方式按键处理 201</p> <p>8.6.6 Z-Stack中断方式按键处理 206</p> <p>8.7 Z-Stack 2007串口机制 213</p> <p>8.7.1 串口配置 213</p> <p>8.7.2 串口初始化 215</p> <p>8.7.3 串口接收数据 220</p> <p>8.7.4 Z-Stack串口发送数据 225</p> <p>8.8 Z-Stack启动分析 227</p> <p>8.8.1 启动配置 227</p> <p>8.8.2 Z-Stack启动相关概念 228</p> <p>8.8.3 SampleApp工程协调器启动过程分析 232</p> <p>8.9 ZigBee绑定机制 236</p> <p>8.10 SimpleApp工程 237</p> <p>8.10.1 SimpleApp的打开 237</p> <p>8.10.2 SimpleApp启动分析 238</p> <p>8.11 灯开关实验 240</p> <p>8.11.1 SimpleController.c 240</p> <p>8.11.2 SimpleSwitch.c 244</p> <p>8.11.3 灯开关实验其他函数分析 248</p> <p>8.12 传感器采集实验 249</p> <p>8.12.1 采集节点SimpleCollector.c 249</p> <p>8.12.2 传感器节点SimpleSensor.c 251</p> <p>第9章 智能家居系统 254</p> <p>9.1 智能家居系统设计 254</p> <p>9.1.1 智能家居系统的需求分析 254</p> <p>9.1.2 智能家居系统分析 255</p> <p>9.1.3 智能家居系统软件设计 255</p> <p>9.2 智能家居系统开发环境的搭建 256</p> <p>9.2.1 Mini6410 ARM11开发板 256</p> <p>9.2.2 建立Android应用开发环境 256</p> <p>9.2.3 在Andorid程序中访问串口 260</p> <p>9.2.4 Android上的Servlet服务器i-jetty 261</p> <p>9.3 智能家居系统下位机程序设计 262</p> <p>9.3.1 下位机程序设计思路 262</p> <p>9.3.2 一键报警功能下位机实现 262</p> <p>9.3.3 水浸报警功能下位机实现 263</p> <p>9.3.4 中断方式报警的红外入侵传感器的实现 264</p> <p>9.4 智能家居系统设置模块的实现 265</p> <p>9.4.1 SQLite简介 265</p> <p>9.4.2 Android系统中SQLite?数据库的操作 266</p> <p>9.4.3 智能家居系统设置模块的实现 267</p> <p>9.5 智能家居系统监听服务的实现 270</p> <p>9.5.1 Android Service 270</p> <p>9.5.2 Android多线程 271</p> <p>9.5.3 短信的发送与接收 273</p> <p>9.5.4 智能家居系统监听服务的实现 274</p> <p>9.6 Web方式访问智能家居系统 279</p> <p>9.6.1 ContentProvider简介 280</p> <p>9.6.2 ContentProvider操作 280</p> <p>9.6.3 创建ContentProvider 282</p> <p>9.6.4 Web方式访问智能家居系统 283</p> <p>第10章 智能温室系统 290</p> <p>10.1 智能温室系统设计 290</p> <p>10.1.1 智能温室定义 290</p> <p>10.1.2 智能温室系统的需求分析 290</p> <p>10.1.3 智能温室系统分析 291</p> <p>10.2 智能温室系统控制功能的实现 291</p> <p>10.2.1 继电器 291</p> <p>10.2.2 控制板中控制电路的实现 292</p> <p>10.2.3 智能温室系统控制功能的实现 293</p> <p>10.3 智能温室系统休眠功能的实现 294</p> <p> 10.4 协调器直接访问Web服务器 295</p> <p> 10.4.1 设置wificp210x模块 295</p> <p> 10.4.2 使用wificp210x模块访问Web服务器 296</p> <p> 10.4.3 编程实现ZigBee协调器数据上传至Web服务器 297</p> <p>第11章 学生考勤管理系统 299</p> <p>11.1 学生考勤管理系统设计 299</p> <p>11.1.1 校园一卡通学生考勤管理系统的组成 299</p> <p>11.1.2 校园一卡通学生考勤管理系统的可行性分析 300</p> <p>11.1.3 校园一卡通学生考勤管理系统的需求分析 300</p> <p>11.2 学生考勤管理系统的时钟功能的实现 300</p> <p>11.2.1 DS1302实时时钟电路 300</p> <p>11.2.2 DS1302实时时钟模块 300</p> <p>11.2.3 DS1302实时时钟模块的操作说明 301</p> <p>11.2.4 DS1302时钟模块例程 303</p> <p>11.2.5 Z-Stack中使用DS1302时钟模块实现显示时间的功能 306</p> <p>11.3 学生考勤管理系统读卡功能的实现 307</p> <p>11.3.1 RFID介绍 307</p> <p>11.3.2 M104BPC读写模块 309</p> <p>11.3.3 例程 313</p> <p>11.3.4 Z-Stack实现读卡功能 319</p> <p>参考文献 322</p> <p> </p> <p> </p>显示全部信息前 言前言 无线传感器网络综合了传感器、嵌入式计算、现代网络及无线通信和分布式信息处理等技术,能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境或监测对象的信息的实时监测、感知和采集,这些信息通过无线方式被发送,并以自组多跳的网络方式传送到用户终端,从而实现物理世界、计算世界以及人类社会这三元世界的连通。传统的无线网络关心的是如何在保证通信质量的情况下实现*大的数据吞吐率,而无线传感器网络主要用于实现不同环境下各种缓慢变化参数的检测,通信速率并不是其主要考虑的因素,它*关心的问题是在体积小、布局方便以及能量有限的情况下尽可能地延续目前网络的生命周期。 ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。因此非常适用于家电和小型电子设备的无线控制指令传输。其典型的传输数据类型有周期性数据(如传感器)、间歇性数据(如照明控制)和重复低反应时间数据(如鼠标)。由于其节点体积小,且能自动组网,所以布局十分方便;又因其强调由大量的节点进行群体协作,网络具有很强的自愈能力,任何一个节点的失效都不会对整体任务的完成造成致命性影响,所以特别适合用来组建无线传感器网络。 用ZigBee技术来实现无线传感器网络,主要需要考虑通信节点的硬件设计,包括传感数据的获得及发送,以及实现相应数据处理功能所必需的应用软件开发。TI(得州仪器公司)的CC2530芯片实现ZigBee技术的**解决方案,完全符合ZigBee技术对节点“体积小、能耗低”的要求,另外,TI还提供了Z-Stack协议栈,尽可能地减轻了***的开发通信程序的工作量,使***能专注于实现业务逻辑。 编写本书的主要目的是从实训的角度使用CC2530芯片和Z-Stack协议栈来实现无线传感器网络,为读者解析用ZigBee技术开发无线传感器网络的各个要点,由浅入深地讲述如何开发具体的无线传感器网络系统。 * 内容概述 本书分为6个部分: 第1部分包括第1~3章,概述了无线传感器网络的基本理论。第1章概述了无线传感器网络的主要概念;第2章主要介绍了IEEE 802.15.4无线传感器网络通信标准;第3章主要介绍了ZigBee协议规范基础理论知识,使读者对无线传感器网络有整体上的认识。 第2部分包括第4章,讲述了开发具体项目所依赖的软硬件平台。 第3部分包括第5章,基于核心芯片CC2530内部硬件模块设计了若干个实验,使读者熟悉核心芯片CC2530的主要功能。 第4部分包括第6章和第7章,介绍如何使用CC2530控制各种常见的传感器。第6章讲述常用传感器数字温湿度传感器DHT11、光强度传感器模块等常见的传感器操作方法;第7章介绍使用CC2530实现红外信号的收发操作。 第5部分包括第8章,深入介绍Z-Stack协议栈,使读者初步掌握Z-Stack的工作机制,讲述了使用Z-Stack的一些基本概念,讲述了Z-Stack轮转查询式操作系统的工作原理,以及Z-Stack串口机制和绑定机制。 第6部分包括第9~11章,介绍了TI-Stack协议栈开发的三个项目,第9章为智能家居系统;第10章为智能温室系统;第11章为学生考勤管理系统。前言 无线传感器网络综合了传感器、嵌入式计算、现代���络及无线通信和分布式信息处理等技术,能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境或监测对象的信息的实时监测、感知和采集,这些信息通过无线方式被发送,并以自组多跳的网络方式传送到用户终端,从而实现物理世界、计算世界以及人类社会这三元世界的连通。传统的无线网络关心的是如何在保证通信质量的情况下实现*大的数据吞吐率,而无线传感器网络主要用于实现不同环境下各种缓慢变化参数的检测,通信速率并不是其主要考虑的因素,它*关心的问题是在体积小、布局方便以及能量有限的情况下尽可能地延续目前网络的生命周期。 ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。因此非常适用于家电和小型电子设备的无线控制指令传输。其典型的传输数据类型有周期性数据(如传感器)、间歇性数据(如照明控制)和重复低反应时间数据(如鼠标)。由于其节点体积小,且能自动组网,所以布局十分方便;又因其强调由大量的节点进行群体协作,网络具有很强的自愈能力,任何一个节点的失效都不会对整体任务的完成造成致命性影响,所以特别适合用来组建无线传感器网络。 用ZigBee技术来实现无线传感器网络,主要需要考虑通信节点的硬件设计,包括传感数据的获得及发送,以及实现相应数据处理功能所必需的应用软件开发。TI(得州仪器公司)的CC2530芯片实现ZigBee技术的**解决方案,完全符合ZigBee技术对节点“体积小、能耗低”的要求,另外,TI还提供了Z-Stack协议栈,尽可能地减轻了***的开发通信程序的工作量,使***能专注于实现业务逻辑。 编写本书的主要目的是从实训的角度使用CC2530芯片和Z-Stack协议栈来实现无线传感器网络,为读者解析用ZigBee技术开发无线传感器网络的各个要点,由浅入深地讲述如何开发具体的无线传感器网络系统。 * 内容概述 本书分为6个部分: 第1部分包括第1~3章,概述了无线传感器网络的基本理论。第1章概述了无线传感器网络的主要概念;第2章主要介绍了IEEE 802.15.4无线传感器网络通信标准;第3章主要介绍了ZigBee协议规范基础理论知识,使读者对无线传感器网络有整体上的认识。 第2部分包括第4章,讲述了开发具体项目所依赖的软硬件平台。 第3部分包括第5章,基于核心芯片CC2530内部硬件模块设计了若干个实验,使读者熟悉核心芯片CC2530的主要功能。 第4部分包括第6章和第7章,介绍如何使用CC2530控制各种常见的传感器。第6章讲述常用传感器数字温湿度传感器DHT11、光强度传感器模块等常见的传感器操作方法;第7章介绍使用CC2530实现红外信号的收发操作。 第5部分包括第8章,深入介绍Z-Stack协议栈,使读者初步掌握Z-Stack的工作机制,讲述了使用Z-Stack的一些基本概念,讲述了Z-Stack轮转查询式操作系统的工作原理,以及Z-Stack串口机制和绑定机制。 第6部分包括第9~11章,介绍了TI-Stack协议栈开发的三个项目,第9章为智能家居系统;第10章为智能温室系统;第11章为学生考勤管理系统。<br />编 者 2018年1月<br />显示全部信息免费在线读3.1 ZigBee标准概述 ZigBee技术在IEEE 802.15.4的推动下,不仅在工业、农业、军事、环境、**等传统领域取得了成功的应用,在未来其应用可能涉及人类日常生活和社会生产活动的所有领域,真正实现无处不在的网络。ZigBee技术是一组基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的,有关组网、**和应用软件方面的技术标准,无线个人局域网工作组IEEE 802.15.4技术标准是ZigBee技术的基础,ZigBee技术建立在IEEE 802.15.4标准之上,IEEE 802.15.4只处理低级MAC层和物理层协议,ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。 ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术,主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用,因此非常适用于家电和小型电子设备的无线控制指令传输。其典型的传输数据类型有周期性数据(如传感器)、间歇性数据(如照明控制)和重复低反应时间数据(如鼠标)。其目标功能是自动化控制。它采用跳频技术,使用的频段分别为2.4GHz(ISM),868MHz(欧洲)及915MHz(美国),而且均为免执照频段,有效覆盖范围为10~275m。当网络速率降低到28kb/s时,传输范围可以扩大到334m,具有更高的可靠性。 ZigBee标准是一种新兴的短距离无线网络通信技术,它是基于IEEE 802.15.4协议栈,主要是针对低速率的通信网络设计的。它功耗低,是*具有可能应用在工控场合的无线方式。它和2.4GHz频带提供的数据传输速率为250kb/s,915MHz频带提供的数据传输速率为40kb/s,而868MHz频带提供的数据传输速率为20kb/s。另外,它可与254个包括仪器和家庭自动化应用设备的节点联网。它本身的特点使得其在工业监控、传感器网络、家庭监控、**系统等领域有很大的发展空间。ZigBee体系结构如图3.1所示。 图3.1 ZigBee体系结构图3.2 ZigBee技术特点 ZigBee是一种无线连接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)三个频段上,分别具有*高250kb/s、20kb/s和40kb/s的传输速率,它的传输距离在10~75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术,ZigBee自身的技术优势主要表现在以下几个方面。 1.功耗低 ZigBee网络节点设备工作周期较短、收发数据信息功耗低,且使用了休眠模式(当不需接收数据时处于休眠状态,当需要接收数据时由“协调器”唤醒它们),因此,ZigBee技术特别省电,据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到两年左右的使用时间,这是其他无线设备望尘莫及的,避免了频繁更换电池或充电,从而减轻了网络维护的负担。 2.成本低 由于ZigBee协议栈设计非常简单,所以其研发和生产成本较低。普通网络节点硬件只需8位微处理器,4~32KB的ROM,且软件实现也很简单。随着产品产业化,ZigBee通信模块价格预计能降到10元人民币,并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。 3.可靠性高 由于采用了碰撞避免机制并且为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了收发数据时的竞争和冲突,且MAC层采用完全确认的数据传输机制,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息,所以从根本上保证了数据传输的可靠性。如果传输过程中出现问题可以进行重发。 4.容量大 一个ZigBee网络*多可以容纳254个从设备和1个主设备,一个区域内*多可以同时存在100个ZigBee网络,而且网络组成灵活。 5.时延小 ZigBee技术与蓝牙技术的时延相比,其各项指标值都非常小。通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,而蓝牙为3~10s。休眠激活的时延是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。 6.**性好 ZigBee技术提高了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法使用AES-128,且各应用可以灵活地确定**属性,从而使网络**能够得到有效的保障。 7.有效范围小 有效覆盖范围在10~75m之间,具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定,基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。 8.兼容性 ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝集成。通过网络协调器自动建立网络,采用载波侦听/冲突检测(CSMACA)方式进行信道接入。为了可靠传递,还提供全握手协议。 ZigBee具有广阔的应用前景。ZigBee联盟预言在未来的4到5年,每个家庭将拥有50个ZigBee器件,*后将达到每个家庭150个。据估计,ZigBee市场价值将超过数亿美元/年。其应用领域如图3.2所示。

第1章 无线传感器网络 1

1.1 无线传感器网络概述 1

1.2 无线传感器网络的发展历程 2

1.3 无线传感器网络的研究现状和前景 3

1.4 无线传感器网络的特点 3

1.5 无线传感器网络体系结构 5

1.6 无线传感器网络的关键技术 8

1.7 无线传感器网络的应用与发展 9

1.8 典型短距离无线通信网络技术 10

1.9 无线传感器网络的主要研究领域 13

第2章 IEEE 802.15.4无线传感器网络通信标准 15

2.1 IEEE 802.15.4标准概述 15

2.2 网络组成和拓扑结构 18

2.3 协议栈架构 20

2.4 物理层规范 21

2.5 MAC层规范 23

2.6 MAC/PHY信息交互流程 29

2.7 基于IEEE 802.15.4标准的无线传感器网络 29

第3章 ZigBee无线传感器网络通信标准 32

3.1 ZigBee标准概述 32

3.2 ZigBee技术特点 33

3.3 ZigBee协议框架 35

3.4 ZigBee网络层规范 35

3.5 ZigBee应用层规范 38

3.6 ZigBee**服务规范 40

第4章 ZigBee开发平台 41

4.1 ZigBee硬件开发平台 42

4.1.1 CC2530射频模块 42

4.1.2 调试器接口 44

4.1.3 ZigBee学习板 44

4.2 ZigBee软件开发平台 47

4.2.1 IAR简介 47

4.2.2 IAR基本操作 48

第5章 CC2530基础实验 54

5.1 CC2530无线片上系统概述 54

5.1.1 CC2530芯片主要特性 55

5.1.2 CC2530的应用领域 55

5.1.3 CC2530概述 56

5.1.4 CC2530芯片引脚的功能 58

5.1.5 CC2530增强型8051内核简介 59

5.2 通用I/O端口 60

5.2.1 通用I/O端口简介 60

5.2.2 通用I/O端口相关寄存器 60

5.2.3 实验1：点亮LED 61

5.2.4 实验2：按键控制LED交替闪烁 63

5.3 外部中断 64

5.3.1 中断概述 64

5.3.2 中断屏蔽 65

5.3.3 中断处理 68

5.3.4 实验：按键中断控制LED 71

5.4 定时器 73

5.4.1 片内外设I/O 73

5.4.2 定时器简介 74

5.4.3 定时器1寄存器 75

5.4.4 定时器1操作 76

5.4.5 16位计数器 77

5.4.6 实验1：定时器1控制LED闪烁 78

5.4.7 定时器3概述 79

5.4.8 实验2：定时器1和定时器3同时控制LED1和LED2以不同频率闪烁 80

5.5 1602型LCD 82

5.5.1 1602型LCD简介 82

5.5.2 1602型LCD引脚功能 82

5.5.3 1602型LCD的特性 83

5.5.4 1602型LCD字符集 83

5.5.5 1602型LCD基本操作程序 83

5.5.6 1602型LCD指令集 84

5.5.7 1602型LCD 4线连接方式 85

5.5.8 实验：LCD显示实验 85

5.6 USART 90

5.6.1 串行通信接口 90

5.6.2 串行通信接口寄存器 91

5.6.3 设置串行通信接口寄存器波特率 93

5.6.4 实验1：UART发送 93

5.6.5 UART接收 95

5.6.6 实验2：UART发送与接收 96

5.7 ADC 99

5.7.1 ADC简介 99

5.7.2 ADC输入 99

5.7.3 ADC寄存器 100

5.7.4 ADC转换结果 102

5.7.5 单个ADC转换 102

5.7.6 片内温度传感器实验 102

5.8 睡眠定时器 104

5.8.1 睡眠定时器简介 104

5.8.2 睡眠定时器寄存器 105

5.8.3 实验：睡眠定时器唤醒实验 105

5.9 时钟和电源管理 110

5.9.1 CC2530电源管理简介 110

5.9.2 CC2530电源管理控制 111

5.9.3 CC2530振荡器和时钟 111

5.9.4 实验：中断唤醒系统实验 111

5.10 看门狗 114

5.10.1 看门狗模式 115

5.10.2 定时器模式 115

5.10.3 看门狗定时器寄存器 116

5.10.4 实验：看门狗实验 116

5.11 DMA 118

5.11.1 DMA操作 119

5.11.2 DMA配置参数 119

5.11.3 DMA配置安装 122

5.11.4 实验：DMA传输 123

第6章 常用传感器 127

6.1 数字温湿度传感器DHT11 127

6.1.1 DHT11简介 127

6.1.2 DHT11典型应用电路 127

6.1.3 DHT11串行接口 128

6.1.4 DHT11串行接口通信过程 128

6.1.5 实验：DHT11实验 129

6.2 红外人体感应模块实验 133

6.2.1 红外人体感应模块功能特点 133

6.2.2 红外人体感应模块实物 133

6.2.3 实验：红外人体感应模块实验 134

6.3 结露传感器实验 134

6.3.1 HDS05结露传感器特性曲线 135

6.3.2 HDS05结露传感器电路设计 135

6.3.3 HDS05结露传感器实物 135

6.3.4 实验：结露传感器实验 136

6.4 烟雾传感器模块 138

6.4.1 烟雾传感器模块的功能特点 138

6.4.2 烟雾传感器模块实物 138

6.4.3 实验：烟雾传感器模块实验 139

6.5 光强度传感器模块 139

6.5.1 GY-30 数字光模块介绍 139

6.5.2 数字光模块实物 140

6.5.3 I2C总线介绍 140

6.5.4 实验：光强度传感器模块实验 141

第7章 CC2530实现红外通信 148

7.1 红外通信简介 148

7.1.1 红外线通信的特点 148

7.1.2 红外线发射和接收 148

7.1.3 红外线遥控发射和接收电路 149

7.1.4 红外发射电路 150

7.1.5 NEC协议 150

7.2 实验1：中断方式发射红外信号 150

7.3 实验2：PWM方式输出红外信号 157

7.4 实验3：红外接收实验 161

第8章 Z-Stack协议栈 165

8.1 Z-Stack协议栈基础 165

8.1.1 Z-Stack协议栈简介 165

8.1.2 Z-Stack协议栈基本概念 165

8.1.3 Z-Stack的下载与安装 168

8.2 Sample Application工程 169

8.2.1 Sample Application工程简介 169

8.2.2 Sample Application工程概况 170

8.2.3 Sample Application工程初始化与事件的处理 170

8.2.4 Sample Application工程事件的处理函数 172

8.2.5 Sample Application工程流程 173

8.3 OSAL循环 178

8.3.1 Z-Stack的任务调度 178

8.3.2 Z-Stack主函数 179

8.3.3 Z-Stack任务的初始化 180

8.3.4 Z-Stack的系统主循环 181

8.4 数据的发送和接收 184

8.4.1 网络参数的设置 184

8.4.2 数据的发送 186

8.4.3 数据的接收 189

8.5 修改LED驱动 191

8.6 修改按键驱动 195

8.6.1 Z-Stack的按键机制概述 195

8.6.2 Z-Stack按键的宏定义 195

8.6.3 Z-Stack按键初始化代码分析 196

8.6.4 Z-Stack按键的配置 199

8.6.5 Z-Stack轮询方式按键处理 201

8.6.6 Z-Stack中断方式按键处理 206

8.7 Z-Stack 2007串口机制 213

8.7.1 串口配置 213

8.7.2 串口初始化 215

8.7.3 串口���收数据 220

8.7.4 Z-Stack串口发送数据 225

8.8 Z-Stack启动分析 227

8.8.1 启动配置 227

8.8.2 Z-Stack启动相关概念 228

8.8.3 SampleApp工程协调器启动过程分析 232

8.9 ZigBee绑定机制 236

8.10 SimpleApp工程 237

8.10.1 SimpleApp的打开 237

8.10.2 SimpleApp启动分析 238

8.11 灯开关实验 240

8.11.1 SimpleController.c 240

8.11.2 SimpleSwitch.c 244

8.11.3 灯开关实验其他函数分析 248

8.12 传感器采集实验 249

8.12.1 采集节点SimpleCollector.c 249

8.12.2 传感器节点SimpleSensor.c 251

第9章 智能家居系统 254

9.1 智能家居系统设计 254

9.1.1 智能家居系统的需求分析 254

9.1.2 智能家居系统分析 255

9.1.3 智能家居系统软件设计 255

9.2 智能家居系统开发环境的搭建 256

9.2.1 Mini6410 ARM11开发板 256

9.2.2 建立Android应用开发环境 256

9.2.3 在Andorid程序中访问串口 260

9.2.4 Android上的Servlet服务器i-jetty 261

9.3 智能家居系统下位机程序设计 262

9.3.1 下位机程序设计思路 262

9.3.2 一键报警功能下位机实现 262

9.3.3 水浸报警功能下位机实现 263

9.3.4 中断方式报警的红外入侵传感器的实现 264

9.4 智能家居系统设置模块的实现 265

9.4.1 SQLite简介 265

9.4.2 Android系统中SQLite?数据库的操作 266

9.4.3 智能家居系统设置模块的实现 267

9.5 智能家居系统监听服务的实现 270

9.5.1 Android Service 270

9.5.2 Android多线程 271

9.5.3 短信的发送与接收 273

9.5.4 智能家居系统监听服务的实现 274

9.6 Web方式访问智能家居系统 279

9.6.1 ContentProvider简介 280

9.6.2 ContentProvider操作 280

9.6.3 创建ContentProvider 282

9.6.4 Web方式访问智能家居系统 283

第10章 智能温室系统 290

10.1 智能温室系统设计 290

10.1.1 智能温室定义 290

10.1.2 智能温室系统的需求分析 290

10.1.3 智能温室系统分析 291

10.2 智能温室系统控制功能的实现 291

10.2.1 继电器 291

10.2.2 控制板中控制电路的实现 292

10.2.3 智能温室系统控制功能的实现 293

10.3 智能温室系统休眠功能的实现 294

　　10.4 协调器直接访问Web服务器 295

　　　　　10.4.1 设置wificp210x模块 295

　　　　　10.4.2 使用wificp210x模块访问Web服务器 296

　　　　　10.4.3 编程实现ZigBee协调器数据上传至Web服务器 297

第11章 学生考勤管理系统 299

11.1 学生考勤管理系统设计 299

11.1.1 校园一卡通学生考勤管理系统的组成 299

11.1.2 校园一卡通学生考勤管理系统的可行性分析 300

11.1.3 校园一卡通学生考勤管理系统的需求分析 300

11.2 学生考勤管理系统的时钟功能的实现 300

11.2.1 DS1302实时时钟电路 300

11.2.2 DS1302实时时钟模块 300

11.2.3 DS1302实时时钟模块的操作说明 301

11.2.4 DS1302时钟模块例程 303

11.2.5 Z-Stack中使用DS1302时钟模块实现显示时间的功能 306

11.3 学生考勤管理系统读卡功能的实现 307

11.3.1 RFID介绍 307

11.3.2 M104BPC读写模块 309

11.3.3 例程 313

11.3.4 Z-Stack实现读卡功能 319

参考文献 322

用ZigBee技术来实现无线传感器网络,主要需要考虑通信节点的硬件设计,包括传感数据的获得及发送,以及实现相应数据处理功能所必需的应用软件开发。TI(德州仪器公司)的CC2530芯片实现ZigBee技术的**解决方案,完全符合ZigBee技术对节点“体积小、能耗低”的要求,另外,TI还提供了Z-Stack协议栈,尽可能地减轻了***的开发通信程序的工作量,使***能专注于实现业务逻辑。&nbsp