面向ZigBee应用设计方案的技巧.docVIP

面向ZigBee应用设计的技巧 许多工程学科的工程技术人员必须在一起工作，以定义、确定架构、设计、测试和准备好最终供销售的产品。当你开发ZigBee应用的时候，一定会遇到一些诸如此类的问题：在ZigBee开发中，重要的是什么？我需要什么工具？要涉及什么步骤？要花费多少时间？需要多少投资？有什么无法遇见的问题？在此介绍的设计技巧不一定能够回答每一个人提出的问题，但是，它们将为你开发ZigBee应用提供一个教程。 在开发应用系统的过程中，首要步骤是确定ZigBee是否适合于你的产品。与选择其它无线方案相比，ZigBee无线电标准有许多优点。 由于具有公共的ZigBee规范和一致的平台，与其它供应商器件的互通性就确定了。ZigBee应用产品具有极低功率和超长电池寿命。但是，ZigBee数据率比选择其它无线电标准要低。虽然比蓝牙或 802.11/WiFi的数据率要小得多，但是，ZigBee堆栈并不是一段简单的软件。 伙伴关系 在你确定了开发ZigBee应用系统的要求之后，必须选择一家ZigBee提供商作为伙伴，ZigBee伙伴供应商将提供ZigBee堆栈软件及无线电芯片和基带微控制器。 历史上，一直采用两芯片方案。最近，尽管供应商一直在推广应用单芯片ZigBee器件，并以大量的附加资源支持你开发应用代码。合格的ZigBee伙伴供应商将为你在必威体育精装版功能上提供连续升级。 ZigBee提供商有好几家，每一家都投资了许多“开发人年”以实现他们的ZigBee方案。在选择合作伙伴的过程中，你应该考虑技术方面(芯片与他们的芯片组性能及所支持的功能)和提供商的业务方面(公司历史、许可成本、技术支持)。 ZigBee也想了解你的信息，如你过去的产品开发经验和你计划销售的器件数量。当这种信息交换完成的时候，你应该能相当快地找到愿意就你的应用(项目开展)协作的ZigBee提供商。 选择了ZigBee供应商之后，必须决定如何实现ZigBee无线电？是作为一个模块连接到其它系统呢？还是作为一颗芯片集成到你的电路板电路之中？ 利用ZigBee无线电模块有许多优点，模块方案通常能缩短开发周期。RF设计已经做好了，你不需要成为RF专家。此外，模块可能携带FCC模块证书，那意味着你不必让产品跑一遍FCC的国际辐射体认证过程。 与采用ZigBee芯片相比，采用ZigBee无线电模块的缺点是单位产品的成本较高，模块设计需要更多的外壳物理空间，对产品的工业设计也有更多的限制。此外，模块可能对天线的选择有限制，这样的模块就可能不适合于你的设计。 最终体系的任务是完全定义ZigBee网络结构。ZigBee标准产品支持你从多种拓扑网络结构中作出选择，包括网格网、星形网和群集树网络配置，如图1所示。 图1：网络结构图显示网格网、星形网和群集树网络配置选项。 典型的ZigBee网络配置由低功率功能经过裁减的终点设备组成，通常称为传感器。这些传感器与在网络上处理包路由的全功能网络控制设备通信。 ZigBee无线电 ZigBee无线电可在若干RF频段实现，其中，2.4GHz到2.48 GHz频段最为常用，因为这是唯一全球通用的RF频段。在北美，ZigBee无线电可以采用915MHz频段，它比2.4GHz频段的优势在于作用距离稍远。 有几家芯片供应商提供针对较低频段的芯片，因为天线比较大、通过空中传播的数据率比较低。868 MHz版本的ZigBee也提供有价值的功能，尽管只在欧洲可用。 选定了所有架构的之后，就可以打开由ZigBee的合作伙伴提供的开发系统，并着手应用系统的设计。图2所示为一个实例。 图2：样品ZigBee开发平台包括：多指令/诊断接口、集成传感器和GPIO访问，配备集成ZigBee无线电芯片。 开发系统提供样品应用代码作为参考。你的最终应用可能类似这个样品，因为，你采用与样品一样的应用编程接口(API)。你可能也要用一样的操作系统、系统呼叫和中断。典型的API指令是FormNetwork()、JoinNetwork()、SendMessage()和 ZigBeeStackTick()。要学会喜欢这种API，今后几个月你将跟它们打交道。 在开发阶段，要将面对许多设计挑战，其中许多涉及典型的嵌入式开发问题，与此同时，还会出现新的问题，因为添加了新的设计要素—ZigBee堆栈。 功耗优化 ZigBee的功率超低，这对于无线电系统是一大优点，但是，你必须扩展到对整个系统进行低功耗设计。为了充分优化电源的使用和电池寿命，固件、电气和RF团队必须投入大量时间去优化功耗，其中，要定义微控制器的睡眠模式并加以实现。要小心的是，当系统处于睡眠模式时，开发系统可能会工作不正常。你需要采用老式的“GPIO触发和示波器跟踪”诊断技术。 如果你的