《ZigBee无线传感器网络设计实战》全套教学课件.pptx

ZigBee无线传感器网络设计实战;;;实训简介;实训目的;实训内容;知识链接;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。;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。;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。;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。;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。;;;无线传感器网络的基本功能就是将一系列空间分散的传感器节点通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。;无线传感器网络具有分布控制、无中心和多跳传输等特点，但它集成了监测、控制和无线通信等功能，还具有如下一些主要特点：;;;ZigBee可以实现传输节点自组织，采用分组交换和跳频技术，并且可使用3个ISM频段，分别是868MHz频段（欧洲适用）、915MHz频段（北美适用）和2.4GHz频段（全球通用）。;总结而言，ZigBee主要具有以下特点。;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。;;基于此，美国德州仪器（TI）公司开发了Z-Stack协议栈，还研发了一系列支持ZigBee底层协议的芯片（如CC2430、CC2431、CC2530、CC2531、CC2538等），它们都是与Z-Stack协议栈配合使用的ZigBee芯片。;在使用Z-Stack协议栈时，大多采用CC2530芯片。CC2530根据闪存容量不同，有4种类型，其中，CC2530F256提供了强大、完善的ZigBee解决方案。;;实施步骤;安装完IAR软件以后，连接硬件时还需要安装必要的驱动，一般包括仿真器驱动和USB转串口驱动。其中，仿真器驱动用来实现电脑和仿真器设备之间的顺利连接，完成程序下载；USB转串口??动用来将电脑的USB接口转换成模拟串口使用。;1）安装仿真器驱动;2）安装USB转串口驱动;USB转串口驱动有多种，此处以PL2303转串口驱动为例进行介绍，双击可执行文件“PL2303_Prolific_DriverInstaller_v10518.exe”，出现安装向导，单击“下一步”按钮，即可快速完成安装。安装完成后，可在“设备管理器”窗口中找到模拟串口，即ProlificUSB-to-SerialCommPort（COM3），如右图所示。;下面来验证一下软件安装结果。首先连接好硬件设备，然后双击打开本书“教学资源包”“源代码”“测试程序”文件夹下的测试工程“test.eww”，如右图所示。系统会自动在IAR软件中打开该工作空间文件。;单击IAR工具栏中的“DownloadandDebug”按钮，或者选择“Project”“DownloadandDebug”菜单，如右图所示。将程序通过仿真器下载到ZigBee开发板。;同时进入调试界面，出现调试工具栏，单击其中的全速运行按钮，如下图所示，可以看到ZigBee开发板上的LED灯开始闪烁，说明IAR软件安装成功了。;成果检验;;实训简介;实训目的;实训内容;;接下来，可以选择“File”“New”“File”菜单（或单击工具栏中的“Newdocument”按钮）新建一个源文件，来编写程序，再将源文件保存（后缀为.c）并添加到之前新建的工程中。除此之外，也可以直接将提前编写好的外部源文件添加到工程中。;;实施步骤;1;成果检验;;实训简介;实训目的;实训内容;实训设备;2）ZigBee底板;3）转接板;4）仿真器;5）其他辅助设备;2;（2）当实训需要ZigBee节点与电脑进行串口通信时，其硬件连接图（带转接板），如右图所示。如果ZigBee底板上带有USB转串口模块，那么直接用数据线将该接口与电脑USB接口相连即可，也可实现串口连接。;3;（2）串口调试工具（即超级单片机工具）的设置，如下图所示。;;由于系统默认安装的仿真器驱动是SmartRF04EB，如果与仿真器设备不对应，就会出现IAR软件无法识别仿真器，不能进行仿真的问题，如右图所示。;;;自我考核;;实训简介;实训目的;CC2530是德州仪器公司（TI）研发的一款ZigBee片上系统解决方案，它建立在IEEE802.15.4标准协议之上。CC2530集成了业界领先的RF收发器、工