CC的傳感器設計方案

1、本論文的主要內(nèi)容是制作基于CC2420 的 ZIGBEE 傳感器網(wǎng)絡硬件節(jié)點，并實現(xiàn)節(jié)點間的通信。本文中通信模塊選擇的射頻芯片是CC2420,它是挪威Chipcon 公司推出的一款符合 IEEE 802.15.4 和 ZIGBEE 標準的收發(fā)芯片，只需 很少的外圍元件就可以與單片機構成一個無線通信系統(tǒng)；微處理器是ATMEL公司生產(chǎn)的 RISC 結(jié)構的 8 位單片機 ATmega 128L。文中詳細介紹了這兩個主 要芯片的選型、性能和特點，并對關鍵部分的硬件接口作了詳細闡述。在設計過程中，我們充分考慮到硬件節(jié)點功耗低、成本低、體積小等要求， 在選擇芯片所需的外圍電路元件時，為減小節(jié)點體積，這些元

2、件的外部封裝都 選用體積小，易實現(xiàn)的。利用 Protel 2004 電路板設計軟件，首先繪制電路原理 圖，完成原理圖后生成網(wǎng)絡表，然后進行實際布線，生成印制電路板。在設計 PCB 過程中，充分考慮了高頻電路的設計原則，使用了四層布線結(jié)構和大面積 鋪地來抑制高頻模擬信號的噪聲。硬件節(jié)點設計完成后， 進行無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議結(jié)構和相關網(wǎng)絡體系結(jié)構 理論研究，把握基于 CC2420 的 ZIGBEE 傳感器網(wǎng)絡的工作環(huán)境和實現(xiàn)的要求， 使網(wǎng)絡更安全地、可靠地運行；網(wǎng)絡硬件搭配完畢后，嵌入程序和初始化網(wǎng)絡 的各個模塊，組建成一個完整的無線傳感器網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，經(jīng)調(diào)試，硬件節(jié)點 可以接收光敏傳感器電路中的光

3、源信號，同時將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到終端節(jié) 點，實現(xiàn)兩個硬件節(jié)點間的通信。通用串行接口能與RS-232 標準串行接口連接，實現(xiàn)與計算機的通信；在 PC 機上顯示采集數(shù)據(jù)。關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡，ATmega128L, ZIGBEE，CC2420AbstractThis paper is focused on the impleme ntati on of wireless sen sor n etwork nodeBased on CC2420a nd chiev in gthe com muni cati on capability in the no des.Wechoose the CC24

4、20,a IEEE 802.15.4complia nt chip provided by Chipc on corpor-atio ns RF tran sceiver,a nd it n eed a MCU and fewexternal comp onents to con stitute awireless com muni cati on system. Microc on troller is RISCstructure based 8 bit controller ATmega128L from ATMEL corporatio n. We also gave a detaile

5、d descripti on ofkey hardware in terface in the paper.Taking the request of low cost,low power,small size in to con siderati on,we chose thelowpower、 small size andEasy to achieve”packaged external components.Then we chartedcircuitdiagram,created n etlist and layouted the prin ted circuit board(PCB)

6、 in thecomputer aideddesign software:Protel 2004. While layouting the PCB,we gave fullconsideration to highfrequency circuit design rules and utilized four layers structure andlarge-area ground pla ne torestrai nRF no ise. The exte nded in terface is also desig nedfor more sen sors.Node hardware des

7、ig n is completed, a wireless sen sor n etwork protocol structureand related n etwork architecture based on the CC2420 grasp the theoretical study ofZIGBEE sen sor n etworks worki ng en vir onment and achiev ing the requireme nts ofthe network,make it more secure, reliable operation。 networking hard

8、ware after thematch, Embedded n etwork in itializati on procedure and the various modules, formedinto a complete wireless sensor network operating system,After a lot of debugging work,the no des can com muni cate betwee n every two of them an dca n show the in formation of tran smissio n,receptio n,

9、ack no wledgme nt etc. And node cansen seto RS- 232lightin ten sity, and send it to cen ter no de.Whe n the uni versal serial port is conn ected interface,the node can com muni cate with pers onal computer the n we can mon itor thelight inten sity in formatio n on software platform.Key words：The wir

10、eless sen sor network, ATmega128L,ZIGBEE, CC2420目錄1 緒論 11.1 論文研究的背景 11.2 論文研究的意義 11.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.3.1 國外無線傳感器網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀 11.3.2 國內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀 11.4 論文的內(nèi)容和結(jié)構 2 2CC2420 芯片 32.1 本論文對通信模塊的要求 32.2 無線通信芯片 CC242032.2.1 芯片主要性能特點 42.2.2 芯片內(nèi)部結(jié)構 42.2.3 應用電路 53 電路硬件實現(xiàn) 93.1 硬件電路要求及印制電路板 93.1.1 硬件電路要求 93.1.2 DXP 2004 及印

11、制電路板 103.2 基于 CC2420 的 ZIGBEE 傳感器網(wǎng)絡的各個電路原理圖及分析3.2.1 處理器接口電路 103.2.2 通信接口電路 143.2.3 傳感器模塊 143.2.4 外部存儲電路 143.2.5 供電電路/電壓檢測電路 153.2.6 單片機通過串口與 PC 的連接 153.2.7 天線的選擇 164 傳感器網(wǎng)絡協(xié)議 IEEE802.15.4/ZigBee194.1 ZigBee 協(xié)議的結(jié)構 194.1.1 物理層 194.1.2 介質(zhì)訪問層（MAC）204.1.3 網(wǎng)絡層和應用會聚層 214.2 安全性 214.3 ZigBee 協(xié)議的特點 214.4 傳感器網(wǎng)絡

12、體系結(jié)構 225 數(shù)據(jù)采集流程 235.1.硬件電路程序設計流程圖 245.1.1 主流程序流程圖 245.1.2 發(fā)送和接受數(shù)據(jù)流程圖 245.2 數(shù)據(jù)分析 2610521 數(shù)據(jù)采集及傳輸 265.2.2 采集數(shù)據(jù)結(jié)果顯示 296 結(jié)論 31參考文獻 33致謝 34附錄 A 35附件 B 361 緒論1.11.1 論文研究的背景隨著半導體技術、微系統(tǒng)技術、通信技術、計算機技術的飛速發(fā)展，20 世紀90 年代末在美國發(fā)現(xiàn)了具有現(xiàn)代意義的無線傳感器網(wǎng)絡技術。其后，該技術相 繼被一些重要機構預測為將改變世界的重要新技術之一，同時相關研究工作也 在世界各個主要發(fā)達國家轟轟烈烈的開展起來，并在各個應用

13、領域?qū)崿F(xiàn)了突 破，已被認為是對二十一世紀產(chǎn)生巨大影響力的技術之一，與塑料電子學和仿 生人體器官被稱為全球未來的三大高科技產(chǎn)業(yè)，也是我國重點開展的研究領域 之一。1.21.2 論文研究的意義無線傳感器網(wǎng)絡可以實現(xiàn)大面積的信息采集、分布式處理、網(wǎng)絡總體信息 的融合和數(shù)據(jù)的遠程傳輸?shù)裙δ?，從而實現(xiàn)人類不方便去的地方進行環(huán)境監(jiān) 測。傳感器網(wǎng)絡的應用前景非常廣闊，能夠廣泛用于軍事、環(huán)境監(jiān)測和預報、 智能家居、火星探測、城市交通和建筑物狀態(tài)監(jiān)控、生物醫(yī)療、大型工業(yè)的安 全監(jiān)測等領域。它的研究對人類生活和生存來說具有廣泛和深遠的意義。1.31.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1 國外無線傳感器網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀目前比較

14、系統(tǒng)地利用無線傳感器網(wǎng)絡的實例是2002 年 In tel 實驗室和大西洋學院聯(lián)合進行的大鴨島環(huán)境監(jiān)測工程。大鴨島是一個對外來監(jiān)控設備十分敏感 的生態(tài)環(huán)境。Intel 實驗室和大西洋學院在大鴨島上部署了研究組在大鴨島上部署 了由 43個傳感器接點組成的傳感器網(wǎng)絡。傳感器節(jié)點用了Berkele y 的 Mote 節(jié)點，節(jié)點上運行的軟件是 Berkeley 開發(fā)的 TinyOS。節(jié)點上裝有多種傳感器以監(jiān) 測海島上不同類型的數(shù)據(jù)。傳感器網(wǎng)絡進行了 9 個月左右的監(jiān)控，得到了大量第 一手數(shù)據(jù)。實驗表明傳感器網(wǎng)絡在這樣的應用環(huán)境中有非常明顯的優(yōu)勢。生態(tài) 環(huán)境監(jiān)測是無線傳感器網(wǎng)絡在應用上的一個方面，也是一

15、個跨學科的課題。傳 感器網(wǎng)絡為實現(xiàn)更加準確、數(shù)據(jù)量更大、對環(huán)境影響更小的生態(tài)監(jiān)測提供一個 全新的手段。這也表明傳感器網(wǎng)絡在應用方面有著重大突破，研究進入高熱化階段。1.3.2 國內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀我國現(xiàn)代意義的無線傳感器網(wǎng)絡及其應用研究幾乎與發(fā)達國家同步啟動， 首次正式出現(xiàn)于 1999 年中國科學院知識創(chuàng)新工程試點領域方向研究的“信息 與自動化領域研究報告”中，作為該領域提出的五個重大工程之一，當時的工 程名稱：重點地區(qū)災害實時監(jiān)測、預警和決策支持示范系統(tǒng)。2001 年中國科學院依托上海微系統(tǒng)所成立微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心，在無線傳感器網(wǎng)絡方向上陸續(xù) 部署了若干重大研究工程，初步建立了傳感器

16、網(wǎng)絡系統(tǒng)的研究平臺，在無線智能 傳感器網(wǎng)絡通信技術、微型傳感器、傳感器端機、移動機站和應用系統(tǒng)等方面取 得很大進展。未來，無線傳感器網(wǎng)絡將向天、空、海、陸、地下一體化綜合傳感器網(wǎng)絡 的方向發(fā)展，最終成為現(xiàn)實世界和數(shù)字世界的接口，深入到人們生活的各個層 面，像互聯(lián)網(wǎng)一樣改變?nèi)藗兊纳罘绞?，實現(xiàn)微型、安全、多功能、低功耗、 集成化的高效無線傳感器網(wǎng)絡。1.41.4 論文的內(nèi)容和結(jié)構本文針對基于 CC2420 的 ZIGBEE 無線傳感器網(wǎng)絡這一國內(nèi)外研究熱點，在 檢索閱讀了大量國內(nèi)外網(wǎng)站、期刊文獻和分析系統(tǒng)功能需求的基礎上給出了嵌 入式無線傳感器網(wǎng)絡硬件節(jié)點的總體設計方案。采用嵌入式系統(tǒng)軟、硬件協(xié)

17、同 開發(fā)技術，基于 ARM處理器實現(xiàn)了一種無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的硬件設計，為特 定應用無線傳感器網(wǎng)絡的開發(fā)構建了一個平臺。本文第一章簡單介紹無線傳感器技術研究的背景、意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；第 二章介紹射頻芯片 CC2420 及各個引腳功能，并闡述及相關電路原理圖；第三章 按照功能模塊對節(jié)點的硬件設計進行了詳細的闡述，其中包括：主控模塊的設 計，射頻模塊的設計，檢測電路模塊和外部存儲器模塊的設計等；第四章簡單描述 IEEE 802.15.4/ZIGBEE 和無線無線傳感器網(wǎng)絡體系結(jié)構；第五章簡單介紹 利用基于 CC2420ZIGBEE 傳感器網(wǎng)絡采集數(shù)據(jù)流程；第六章是這次畢業(yè)設計的2 CC2420

18、 芯片2.12.1 本論文對通信模塊的要求傳感器網(wǎng)絡的鏈路層跟其他網(wǎng)絡一樣，需要提供流量控制、傳輸可靠的點到點 的通信服務。但也與其他網(wǎng)絡網(wǎng)絡不同，它本身對數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高，而 對長期穩(wěn)定工作要求很高，而且節(jié)點在大部分的時間內(nèi)處于休眠狀態(tài)中，所以 要求鏈路層能夠解決通信同步問題，即通信雙方要在同時喚醒，而且各個傳感 器網(wǎng)絡節(jié)點在通信上是對等的，也就是說沒有優(yōu)先級可言，所以要保持所有節(jié) 點的同步，而不是通信雙方的簡單的同步。傳感器網(wǎng)絡是一個低功效、低成本、速率要求不高的一個網(wǎng)絡，而 802.15.4 協(xié)議，即 ZIGBEE 協(xié)議，定義 250kbps 的低復雜度、超低功耗和超低成 本的無線數(shù)

19、據(jù)通信的物理層和 MAC 層，同時支持無線安全通信。ZIGBEE 技術 標準在設計過程中充分考慮到了傳感器網(wǎng)絡的應用要求，在功耗、同步技術及 安全問題也都做了充分的考慮。另外除了2.4GHz 的載波頻段，ZIGBEE 還定義了 700MHz 和 866MHz 兩個頻段，同時支持多種數(shù)據(jù)通信速率，ZIGBEE 很可能成為傳感器網(wǎng)絡使用的無線通信標準協(xié)議之一。正是隨著ZIGBEE 協(xié)議的發(fā)布和日漸成熟，世界各大無線芯片產(chǎn)商陸續(xù)推出支持IEEE802.15.4 的無線收發(fā)芯片，其中 Freescale 公司推出的 MC13192，Chipcon 公司推出的 CC2420 是比 較典型的產(chǎn)品。在本次畢

20、業(yè)設計中用的是CC2420 這塊芯片，下面將詳細介紹這塊芯片。2.22.2 無線通信芯片 CC2420CC2420CC2420 是 Chipcon 公司在 2003 年推出的首款符合 2.4GHz IEEE802.15.4 標 準的射頻收發(fā)芯片。該器件包括眾多額外功能，是第一款適用于ZigBee 產(chǎn)品的RF 器件。它基于 Chipcon 公司的 Smart RF03 技術，以 0.18um CMOS 工藝制 成，性能穩(wěn)定且功耗極低，具有很高的集成度。CC2420 的選擇性和敏感性指數(shù)超過了 IEEE802.15.4 標準的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。利用 此芯片開發(fā)的無線通信設備支

21、持數(shù)據(jù)傳輸率高達250kbps，可以實現(xiàn)多點對多 點的快速組網(wǎng)。CC2420 是為低功率、低電壓無線應用而設計的單片RF 收發(fā)芯片。CC2420具有完全集成的壓控振蕩器，只需天線、16MHz 晶體等非常少的外圍電路就能 在頻率為2.4GHz 的頻段上工作，是在免授權的ISM （工業(yè)、科研和醫(yī)療）頻帶上進行無線通信的低成本、高集中的解決方案。CC2420 為信息包處理提供廣泛的硬件支持，數(shù)據(jù)緩沖器、發(fā)射、數(shù)據(jù)加 密、數(shù)據(jù)證明、空閑信道評估、鏈路質(zhì)量指示和信息包實時資料，這些特點減 少主控制器的工作量，使 CC2420 能方便地與低成本微處理器相接。并且還提 供一個 SPI 接口與處理器連接，通過

22、這個接口，處理器能很方便地對CC2420配置和收發(fā)數(shù)據(jù)這兩方面的工作。2.2.1 芯片主要性能特點CC2420 的主要性能參數(shù)如下：工作頻帶范圍：2.4002.4835GHz;數(shù)據(jù)速率達 250kbps，碼片速率達 2MChips/s；采用直接序列擴頻方式 DSSS;采用 O-QPSK 與半正弦脈沖整形調(diào)制方式；超低電流消耗（RX : 19.7mA，TX : 17.4mA ），高接收靈敏度（- 94dBm）;內(nèi)部使用 1.8 工作電壓變壓器，內(nèi)部集成有 VCO、LNA、PA 以及電源整 流器，可以直接采用低電壓供電（2.13.6V）;輸出功率編程可控； IEEE 802.15.4 MAC 層硬

23、件可支持自動幀格式生成、同步插入與檢測、16bit CRC 校驗電源檢測、完全自動MAC 層安全保護（CTR，CBC-MAC，CCM）; 802.15.4 Mac 硬件安全：自動安全操作與接收和發(fā)送FIFOs； CTR 加密、解密模式；CBC-MAC 勺加密/解密和驗證；采用獨立的 AES 加密算 法；與控制微處理器的接口配置容易（4 總線 SPI 接口）；開發(fā)工具齊全，提供有開發(fā)套件和演示套件；采用 QLP-48 封裝，外形尺寸只有 7X7mm222 芯片內(nèi)部結(jié)構圖222CC2420 芯片內(nèi)部結(jié)構圖 2.2.2 是 CC2420 芯片內(nèi)部結(jié)構，CC2420 是低中頻的收發(fā)器。天線接收的 射頻

24、信號經(jīng)過低噪聲放大器 LNA 和正交下變頻處理后，形成中頻信號為 2MHz 的同相分量和正交分量，然后信號經(jīng)過濾波、放大A/D 變換、自動增益控制、數(shù)字解調(diào)和解擴，最終恢復出傳輸?shù)恼_數(shù)據(jù)。發(fā)射機部分基于接上變頻。要 發(fā)送的數(shù)據(jù)先被送入 128 字節(jié)的發(fā)送緩存器中，頭幀和起始幀是通過硬件自動生 的。根 IEEE802.15.4 標準，所要發(fā)送的數(shù)據(jù)流的每 4 個比特被 32 碼片的擴頻序列 擴頻后到 D/A 變換器，然后，經(jīng)過低通濾波和上變頻的混頻后的射頻信號最終 被調(diào)制 2.4GHz,并經(jīng)放大后送到天線發(fā)射出去；CC2420 是低中頻接收器，接收 到的射頻信號被低噪聲放大器放大后，下變頻為中

25、頻，在中頻的I/Q 信號被濾波和放大后，被模數(shù)轉(zhuǎn)換器 A/D 數(shù)字化，最后儲存在接收存貯器中（RXFIFO,共128 Bytes）。2.2.3 應用電路CC2420 只需要極少的外圍元器件，其應用電路如圖2.2.3 所示。它的外圍電路主要包括晶振時鐘電路、射頻輸入 /輸出匹配電路和微控制器接口電路三個MUTALZEMODUlATaRMfTALZ=M3DLILAT0iPDHinrALMODUUtTGF-MRMpmdMB-MD9LllLrtlEli*lDi-gtap andAniFogUB-Ifitsirrac-iOn-oh Ip1ZDACADCADCrADC/DAC4I 9miTC*r*rt I

26、_ I JMTN WCI$2 詢 AISK MNCiI0 WCITF*TljB|TK PDWtt eWTRDI. |_LiJ.FREQSYHTHrI 9miTC*r*rt I_ I JMTN WCI$2 詢 AISK MNCiI0 WCITF*TljB|TK PDWtt eWTRDI. |_LiJ.部分圖 223.1 CC2420 的應用電路1輸入輸出匹配射頻輸入/輸出匹配電路主要用來匹配芯片的輸入、輸出阻抗，使其輸入/輸出阻抗為 50?，同時為芯片內(nèi)部的 PA 及 LNA 提供直流偏置。CC2420 射頻信號 的收發(fā)采用的是差分方式傳送，射頻端最適合的負載是115+j180?。當使用如單極天

27、線等不平衡天線時，為優(yōu)化性能必須使用不平衡變壓器，不平衡變壓器可 以用便宜的分立的電阻和電感組成。圖中C10、C11、C12、C13、L2 組成不平衡變壓器，L1 和 L3 匹配射頻輸入/輸出阻抗 50?，L1、L2 同時提供功率放大器 和低噪聲放大器的直流偏置。2偏置電阻R10 偏置電阻是電流基準發(fā)生器的精密電阻，阻值為 43k ?。3晶振時鐘電路CC2420 需要 16MHz 的參考時鐘用于數(shù)據(jù)的收發(fā)，可以來自外部時鐘源，也可以由內(nèi)部晶體振蕩器產(chǎn)生，精確度應該達到土40X10 &如果使用外部時鐘，直接從 XOSC16_Q1 引腳輸入，XOSC16_Q2 腳懸空；如果使用內(nèi)部晶體振

28、蕩器，晶振接在 XOSC16_Q1、XOSC16_Q2 引腳之間。晶振起振需對 CC2420 選通命令寄存器 SXOSCON 使能。4微控制器接口CC2420PD0 *- -FIFOPPDl Y-FIFOPD6 *-CCAPD4 -SFDPB2 -*151PB4 - CUtPBO-尸CSn圖 223.2 CC2420 與 ATmega128 接口CC2420 與處理器連接非常簡單，如圖 223.2,可以通過 4 線 SPI 接口 （SI、SO、SCLK、CSN）設置芯片的工作模式，處理器就是通過 SPI 接口訪問 CC2420 內(nèi)部寄存器和存儲器，SPI 接口接收和發(fā)送時都與時鐘下降沿對齊，并

29、實現(xiàn)讀 / 寫存數(shù)據(jù)，讀/寫狀態(tài)寄存器等；通過使用 FIFO、FIFOP、SFD、和 CCA 管腳 的狀態(tài)表示收發(fā)數(shù)據(jù)的狀態(tài)。通過 CCA 管腳狀態(tài)的設置可以控制清除通道估計，它只有在信道有信號時 輸出高電平，在接收狀態(tài)下有效，在 CC2420 進入接收狀態(tài)至少 8 個符號周期 后，才會在 CCA引腳上輸出有效的信道狀態(tài)信息。通過 SFD 管腳狀態(tài)的設置可以制時鐘/定時信息的輸入， CC2420 收到 SFD 字段后，會在 SFD 引腳輸出高電平，直到接收完為止，如果啟用了地址辨識， 如果地址辨認失敗，SFD 引腳會立即輸出低電平。它和 CCA 引腳與微處理器的 相應管腳相連以實現(xiàn)系統(tǒng)射頻功能

30、的控制與管理。FIFO 和 FIFOP 引腳標識接收 FIFO 緩存區(qū)的狀態(tài)。如果接收 FIFO 緩存區(qū) 有數(shù)據(jù)，則 FIFO 引腳為高，相反則低；FIFOP 引腳在接收 FIFO 緩存區(qū)的數(shù)據(jù) 超過某一個臨界值時或 CC2420 收到一個完整的幀時輸出高電平，臨界值可通 過 CC2420 的寄存器設置。CC2420 有兩個用于訪問 FIFO 緩存區(qū)的寄存器：一個是 TXFIFO 寄存器， 通過寫TXTFIFO 寄存器，把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)按字節(jié)依次寫入發(fā)送緩存區(qū)，然后 通過寫寄存器STXON 或 STXONCCA 的命令，等待時機從無線信道發(fā)送數(shù) 據(jù)；一個是 RXFIFO 寄存器，用于訪問接收

31、FIFO 緩存器，當 CC2420 接收到數(shù) 據(jù)時，數(shù)據(jù)存入 FIFO 緩存器，并改變 FIFO 和 FIFOP 的狀態(tài)，處理器通過 RXFIFO 寄存器讀出接收到的數(shù)據(jù)。3 電路硬件實現(xiàn)3.13.1 硬件電路要求及印制電路板3.1.1 硬件電路要求無線傳感器網(wǎng)絡是集數(shù)據(jù)采集、處理及通信功能于一體的分布式自組織網(wǎng) 絡。由傳感器子板、微處理器模塊、數(shù)據(jù)存儲電路、無線通信模塊、能量供應 模塊等組成。相對于傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡節(jié)點，無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點具有明顯的技術 特點：（1）網(wǎng)絡節(jié)點密度高，數(shù)量大；（2）節(jié)點的計算和存儲能力有限；節(jié)點體積微小，通常攜帶能量十分有限的電池，節(jié)點能量有限；（4）通信能力有限，

32、傳感器網(wǎng)絡的通信帶寬較窄，節(jié)點間的通信單跳距離通常只有幾十到幾百M，因此在有限的通信能力下如何設計網(wǎng)絡通信機制以滿足傳感器網(wǎng)絡的通信是必須 考慮的問題；（5）各傳感器節(jié)點位置隨機分布，具有自組織特性。因此各個模塊 要求如下：1、 處理器模塊處理器模塊是無線傳感器網(wǎng)絡的計算核心，所有的設備控制、任務調(diào)度、 能量計算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲程序等都將在這個模塊的支持下完成，所以處理器的 選擇在整個網(wǎng)絡的節(jié)點設計上是至關關重要的，其要求如下：（1）外形要小,集成度要高,（3）功耗低而且支持睡眠模式，運行的速度要快，（6）要 有足夠的外部通用 IO 端口和通信接口，（6）成本要低，（7）有安全性保證。2、 通信模塊

33、由于在傳感器網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)速錄要求不高，但要長期工作，功耗要低，而 且能簡單實現(xiàn)，而 ZIGBEE 協(xié)議正符合這一要求，在這次論文中選了 CC2420 芯片。3、傳感器模塊傳感器在市場上各種各樣，有溫濕度傳感器、光照傳感器、聲音傳感器、加速度傳感器等等，傳感器本身工藝水平和成本制約了傳感器網(wǎng)絡的應用，應根據(jù)需要盡量選擇體積小，并且價格便宜，靈敏度高的芯片。4、數(shù)據(jù)存儲電路模塊對于低速率通信、低功耗運行、低頻率使用的傳感器節(jié)點來說，許多傳輸 數(shù)據(jù)，包括自身采集的數(shù)據(jù)、從領結(jié)點獲取的轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)以及在一段時間 內(nèi)需要保存的各種信息，都需要一個安全可靠的存儲地方，所以會在外面 留有外部存儲器。為了避免外

34、面復雜環(huán)境的影響，而失去重要的信息，所 以應選擇非易失存儲器。3.1.2 DXP 2004 及印制電路板在電路圖和印制電路板的設計中，我們使用的Protl 2004 軟件是一種功能強大，目前國內(nèi)外應用十分廣泛的 EDA 設計軟件。Protel 軟件包是 20 世紀 90 年代初由澳大利亞 PROTELTECHNOLOGY 公司研制開發(fā)的專用于電子行業(yè)類 CAD 設計的商業(yè)應用軟件，它在我國電子行業(yè)中知名度很高。最近推出Protel2004 是應用于 Windows 95/98/NT4/2000 下的 EDA 設計軟件，它采用設計庫管 理模式，可以進行聯(lián)網(wǎng)設計。其功能強大，包括電子電路原理圖（S

35、CH ）設計、電子電路原理圖（SCH）仿真、印制電路板（PCB）設計、電子電路實現(xiàn) 前后的信號完整性分析和可編程邏輯器件（FPGA ）設計等。電路板設計首先從原理圖開始，整個設計過程是在原理圖的指導下完成 的，設計要保證兩點：正確性和完整性。正確性：從電路板布線角度（假設原 理設計正確），正確性主要是指“畫”的正確，即符合規(guī)范地產(chǎn)生電路原理 圖。完整性是指原理圖必須包含能指導布線過程順利完成的全部信息。布線圖設計要點：完成原理圖并生成網(wǎng)絡表，接下來進入實際布線過程； 生成一個PCB 圖，調(diào)用原理圖生成的網(wǎng)絡表，布線軟件會把對應元件的封裝調(diào) 入；如果出現(xiàn)找不到的封裝，需要自己在元件庫里查找；保證

36、把所有元件的封 裝調(diào)入，進入元件布局，最后布線。在電路圖的設計過程中，由于數(shù)字器件正 朝著高速、低耗、小體積、高抗干擾性的方向發(fā)展，這一發(fā)展趨勢對印刷電路 板的設計提出了很多新要求。電路往往集成度較高，布線密度大，采用多層板 既是布線所必須的，也是降低干擾的有效手段；電路布線的引線最好采用全直 線，少折線，需要轉(zhuǎn)折，可用 45 度折線或圓弧轉(zhuǎn)折；高頻電路器件管腳間的引 線層間交替越少越好；高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“交叉干擾”，若無法避免平行分布，可在平行信號線的反面布置大面積 “地”來大幅度減少干擾；對特別重要的信號線或局部單元實施地線包圍的措 施，我們在電路板的設計中也

37、充分考慮了這幾個方面問題。3.23.2 基于 CC2420CC2420 的 ZIGBEEZIGBEE 傳感器網(wǎng)絡的各個電路原理圖及分析 321 處理器接口電路微處理器電路采用 Atmel 公司的 ATmega128L 微控制器，它采用低功耗 CMOS 工藝生產(chǎn)， 基于 RISC 結(jié)構， 由于其先進的指令集以及單周期指令執(zhí)行 時間， ATmega128L的數(shù)據(jù)吞吐率高達 IMIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗 和處理速度之間的矛盾。ATmega128L 具有如下特點：（1）片內(nèi)有 128K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash，能夠編程 10000 次，遠比其 他型號高，適合于需要反復編程實驗的應

38、用環(huán)境。（2）片內(nèi)有 4K 字節(jié)的 EEPROM、4K 字節(jié)的 SRAM,可以分別存放程序的 變量、堆棧和通信模塊的配置參數(shù)。（3）片內(nèi)提供兩個 8 位定時器、兩個 16 位擴展定時器。（4）外部 IO 引腳與通用單片機兼容，方便所有的人使用和明白。（5） 片內(nèi)提供了兩個通用同異步串行接口（USART）控制器，能夠緩沖更多的數(shù)據(jù)，減少緩沖耗盡，串口收發(fā)速率可以達到1MBaud/s。（6）片內(nèi)提供了一個串行外圍接口（ SPI）控制器，SPI 通信協(xié)議比較簡 單，通過時鐘上升沿和下降沿控制數(shù)據(jù)輸入和輸出，因此可以達到很 高的吞吐率，支持主動和被動兩種方式。（7） 片內(nèi)提供 8 個通道的 10 位采

39、樣精度的 ADC 控制器，這 8 個通道復用 一個模數(shù)轉(zhuǎn)換控制器，它還支持 16 種差分電壓輸入組合。（8） 片內(nèi)提供兩個 8 位的脈沖寬度調(diào)制器（PWM），6 個 216 位分辨率 可編程的脈沖寬度調(diào)制器，脈沖調(diào)制功能是通過內(nèi)部定時器實現(xiàn)的。（9）在電源管理方面提供六種可以通過軟件選擇的省電的睡眠模式。空閑 模式時CPU 停止工作，而 SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù) 工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復 位之外都停止工作，寄存器的內(nèi)容則一直保持；省電模式時異步定時 器繼續(xù)運行，以允許用戶維持時間基準，器件的其他部分則處于睡眠 狀態(tài)；ADC 噪聲抑制模式

40、時 CPU和所有的 I/O 模塊停止運行，而異 步定時器和 ADC 繼續(xù)工作，以減少 ADC轉(zhuǎn)換時的開關噪聲；待機（Standby）模式時振蕩器工作而其他部分睡眠，使得器件只消耗極 少的電流，同時具有快速啟動能力；擴展待機（Standby）模式則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。（10） 器件是以 Atmel 的高密度非易失性內(nèi)存技術生產(chǎn)的。片內(nèi)ISP Flash 可以通過 SPI 接口、通用編程器，或引導程序多次編程。（11） 工作電壓范圍寬（2.7-6V），抗干擾能力強。ATmega128L 屬于 AVR 單片機中配置最高的產(chǎn)品。它在 AVR 內(nèi)核的基 礎上，增加了更多的功能和更加完善的接口

41、功能，在省電、穩(wěn)定性、抗干 擾性以及靈活性方面也考慮得更加周全和完善。圖 3.2.1 處理器接口電路在基于 CC2420 的 ZIGBEE 傳感器網(wǎng)絡中，其接口電路圖如圖3.2.1,ATmega128L作為無線傳感器網(wǎng)絡的計算核心，控制所有設備的運作，并調(diào)度任務，使通信模塊收發(fā)同步，有效地傳遞所監(jiān)測的有用信息，其功能強大，引腳眾多，總共有 64 根引腳，下面是一些在基于 CC2420 的 ZIGBEE 傳感器 網(wǎng)絡中常用的、重要的引腳的功能描述：PA0- PA2 為系統(tǒng)指示燈，監(jiān)測網(wǎng)絡工作狀態(tài)，它們?yōu)殡p向I/O 口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻，可以輸出和吸收大電流；PA5 PF7 用于檢測電源

42、工作狀態(tài)，使基于 CC2420 專感器網(wǎng)絡有足夠電源供電 或者能檢測到電源供應不足，它們?yōu)殡p向 I/O 口，并具有可編程 的內(nèi)部上拉電阻，可以輸出和吸收大電流；PF4PF7 作為多功能引腳，這四個引腳同時作為JTAG 的四個引腳，為方便JTAG 的使用， ATmega128L 使用該功能時， 自動在內(nèi)部增加上拉 電阻；PF4PF4 為模數(shù)轉(zhuǎn)換器外部引腳，把接收到數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；PB（PB3 PB5 PB6 PD4 PD6 PE6 PE7 用于連接通信模塊的 CC2420 芯片，前面四個引腳作為 SPI 接口，通過這個 SPI 接口，處理器能 很方便的訪問 CC2420 芯片；后面四個引腳用于

43、表示芯片收發(fā)數(shù) 據(jù)的狀態(tài)；中間兩個引腳使能 CC2420 芯片；PG3、PG4 為傳感器網(wǎng)絡提供 32.768kHz 晶振作為實時時鐘源；PD2、PD3 為通用串行引腳，通過串行接口 MAX232 與 PC 機連接；PG0、PG1、PC0、PC1、PC2 是外部存儲器電路引腳，PG0、PG1 作為讀寫信號和地址鎖存信號，擴展外部存儲器；VCC 數(shù)字電路的電源；GND 接地引腳；RESET 復位輸入引腳。超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復位。低于此時間的脈沖不能保證可靠復位；XTAL1 反向振蕩器放大器及片內(nèi)時鐘操作電路的輸入；XTAL2 反向振蕩器放大器的輸出；AVCC 為端口 F 以及 A

44、DC 轉(zhuǎn)換器的電源，需要與 VCC 相連接，即使沒有使用 ADC 也應該如此。使用 ADC 時應該通過一個低通濾波器與VCC 連接；AREF 為 ADC 的模擬基準輸入引腳；PEN 是 SPI 串行下載的使能引腳。在上電復位時保持PEN 為低電平將使器件進入 SPI 串行下載模式。在正常工作過程中 PEN 引腳沒有其他 功能；ATmega128L 的工作時鐘源可以選取外部晶振、外部 RC 振蕩器、內(nèi)部 RC 振 蕩器、外部時鐘源等方式。工作時鐘源的選擇通過ATmega128L 的內(nèi)部熔絲位來設計，熔絲位可以通過JTAG 編程、ISP 編程等方式設置。本設計中ATmega128L 采用兩個外部晶

45、振：7.3728MHz 晶振作為 ATmega128L 的 工作時鐘；32.768kHz 晶振作為實時時鐘源。3.2.2 通信接口電路基于 ZIGBEE 協(xié)議傳感器網(wǎng)絡采用的是 CC2420 這塊芯片，需要外圍電路少， 能在2.4GHz 頻段上工作，且體積小、功耗低，非常適用于家庭及工業(yè)監(jiān)控等應 用系統(tǒng)，通信接口電路如圖 2.2.3.13.2.3 傳感器模塊節(jié)點傳感器模塊與計算機和通信子板分離，模塊化的設計提高了節(jié)點在不 同應用中的靈活性。傳感器模塊可根據(jù)實際需要確定合適的傳感器，如溫度、濕度、振動、光強、氣體報警、磁阻、紅外等，以滿足不同的需要。由于節(jié)點 多為電池供電，要求傳感器體積小、功耗

46、低、外圍電路簡單，最好采用不需要 復雜信號調(diào)理電路的數(shù)字傳感器。本文采用MTS300CA 的光敏傳感器的電路設計，所用的傳感器為雙通光敏傳感器。測得信號以差分信號的形式輸出，分 別經(jīng)過INA2126 的兩個放大器進行信號放大，放大信號經(jīng)ATmega128L 的ADC 控制器進行采集。3.2.4 外部存儲電路本論文選用 512KB 串行 FLASHAT45DB041 存儲數(shù)據(jù)。與普通的數(shù)據(jù)存 儲器相比，該芯片具有功耗低、體積小、串行接口、外部電路簡單等特點，適 合傳感器節(jié)點使用。數(shù)據(jù)存儲電路示意圖如圖3.2.4 所示。串行 FLASHAT45DB041分為三個主要部分：時鐘發(fā)生器，發(fā)送器和接收器

47、?？刂萍拇嫫饔扇齻€單元共享。時鐘發(fā)生器包括同步從機操作用來與外部 輸入時鐘進行同步的邏輯，以及波特率發(fā)生器。SCK （發(fā)送器時鐘）引腳用于 同步發(fā)送模式。發(fā)送器包括單個寫緩沖器，串行移位寄存器，奇偶發(fā)生器以及處理不同的幀格式所需的控制邏輯。寫緩沖器可以保持連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)而不會在 數(shù)據(jù)幀之間引入延遲。由于接收器具有時鐘和數(shù)據(jù)恢復單元，它是外部存儲模 塊中最復雜的?；謴蛦卧糜诋惒綌?shù)據(jù)的接收。除了恢復單元，接收器還包括 奇偶校驗，控制邏輯，移位寄存器和兩個接收緩沖器UDR。接收器支持與發(fā)送器相同的幀格式，而且可以檢測幀錯誤，數(shù)據(jù)過速和奇偶校驗錯誤。它支持4種模式的時鐘：正常的異模式，倍速的異步模式，

48、主機同步模式，以及從機同 步模式。圖 3.2.4 外部存儲電路3.2.5 供電電路/電壓檢測電路電能是傳感器網(wǎng)絡非常寶貴的資源，為了保證硬件電路的低功耗設計，節(jié)點芯片的選擇均使用低功耗、低電壓工作的芯片。供電電路如圖3.2.5.1 所示圖 325.1 供電電路為了保證基于 CC2420 的 ZIGBEE 傳感器網(wǎng)絡能夠正常運行，完成信息 檢測，根據(jù)能量儲存狀態(tài)調(diào)整自己的工作和通信策略，在這次設計中設計了檢 測電壓電路圖，如圖 325.2 所示。圖 3.2.5.2 檢測電路3.2.6 單片機通過串口與 PC 的連接通用串行接口的應用包括 RS-232 標準結(jié)合實現(xiàn)短距離的低速率通信。 到現(xiàn) 在為

49、止，串口通信還是個人計算機的常用設備最簡單、最常用的通信方式。RS232 接口定義及連線：RS-232 接口又稱之為 RS-232 口、串口、異步口或一個 COM（通信）口。RS-232是其最明確的名稱。在計算機世界中，大量的接口 是串口或異步口，但并不一定符合RS-232 標準，但我們也通常認為它是RS232 口。嚴格地講 RS-232 接口是 DTE （數(shù)據(jù)終端設備）和 DCE （數(shù)據(jù)通信設 備）之間的一個接口， DTE 包括計算機、終端、串口打印機等設備。DCE 通常只有調(diào)制解調(diào)器（MODEM ）和某些交換機 COM 口是 DCE。標準指出 DTE 應 該擁有一個插頭（針輸出），DCE

50、擁有一個插座（孔輸出）。RS 232 信號的電平(-12V -5V , 5V 12V)和單片機串口信號的電平(0V 3V)不一致，必須進行二者之間的電平轉(zhuǎn)換。在此使用的集成電平轉(zhuǎn)換 芯片MAX232 為 RS 232C/TTL 電平轉(zhuǎn)換芯片。它只使用單+ 5V 為其工作， 配接 4 個 1卩 F 電解電容即可完成 RS 232 電平與 TTL 電平之間的轉(zhuǎn)換。其原 理圖如圖 3.2.6 所示。轉(zhuǎn)換完畢的串口信號 TXD、RXD 直接和 ATmega128 的串 行口連接。RS-232 接口中 2 個數(shù)據(jù)信號：發(fā)送 TXD ;接收 RXD。1 個信號地 線：GND。圖 3.2.6 單片機通過串口

51、與 PC 的連接3.2.7 天線的選擇CC2420 可以使用不同類型的天線。通信中最常使用的天線是單極天線、螺旋天 線和環(huán)形天線。單極天線是長度對應電磁波長1/4 的諧振天線。下面就是一個簡單的天線模型。單極天線的設計簡單，可采用一根線簡單地實現(xiàn)，甚至可以 集成到印制電路板中。對于低功耗應用，使用范圍最佳且簡單的1/4 波長單極天線。1/4 波長單極天線的長度為 L=7125/f，其中：f 的單位是 MHz ; L 的單位 是 cm。天線必須盡可能靠近集成電路連接。如果天線的位置遠離輸入引腳，就 必須與提供的傳輸線匹配。在我們的設計中，直接將天線集成到印制板上。CI+ CJ-CJ+6TUHTU

52、HlUOtJTMA33W圖 327基于 CC2420 的 ZIGBEE 傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點設計中，處理器 ATmega128 芯片還保留許多接口，用于 JTAGE、ISP 等多種編程，如 JTAG，它是一種工業(yè)測試標準接口，JTAG 接口可以用來調(diào)試處理器芯片，從硬件上控制處理器芯片的運行流程，包括單步執(zhí)行、設置斷 點、讀寫芯片的內(nèi)部寄存器和存儲器，通過調(diào)試接口可以進行Flash 編程。4 傳感器網(wǎng)絡協(xié)議 IEEE802.15.4/ZigBeeIEEE802.15.4/ZigBee 在無線通信領域，針對語音、視頻、計算機局域網(wǎng)等 領域，具有中高數(shù)據(jù)率的應用都有相應的國際標準。從圖4 中看，主要的

53、無線技術都集中在 1 Mbps 以上的速率，新的標準還在追求更高、更快的速率；而 IEEE802.15.4/ZigBee 定義的是 250kbps 的的速率的無線數(shù)據(jù)通信協(xié)議的物理層 和 MAC 層，恰恰是填補低速率端無線通信技術的空缺。TIfl 11rnmy .I3rmL 2 2 rnmlHnmm m -2b .iy nn工 3 7*grrmhUWBC5O2 l 工勉無 SVSB剛 2 lfijWi(30241a 80211K 802 丄耀)藍牙侶2.15,1礙蛇(80m 勾IIID ICO n*10D n*10OJ圖 4 幾種無線技術的比較為了滿足類似于傳感器的小型、低成本設備無線聯(lián)網(wǎng)的要

54、求，于2000 年 12 月成立 IEEE802.15.4 工作組，致力于定義一個廉價、固定、便攜或移動設備使用的，極低復雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術。2003 年 5 月 IEEE 802.15.4標準正式發(fā)布，與此同時，建立在 IEEE 802.15.4 標準之上的 ZigBee 標準也于 2005 年7 月確定，負責制定網(wǎng)絡層及其以上的協(xié)議一 IEEE 802.15.4/ZigBee。4.1 ZigBee 協(xié)議的結(jié)構IEEE802. 15. 4 滿足國際標準組織(ISO)開放系統(tǒng)互聯(lián)(0SI)參考模式，定 義了單一的 MA 層和多樣的物理層，其結(jié)構包括物理層、介質(zhì)訪問層、網(wǎng)絡層和

55、 高層，zigBee的協(xié)議結(jié)構如圖 4.1 所示。|1介血訪網(wǎng)啟1施(1吵1血桁理昆圖 4.1ZigBee 協(xié)議結(jié)構4.1.1 物理層IEEE802. 15. 4 共定義了 2. 4 GHz、915 MHz 和 868 MHz 這 3 個工作頻帶。 每個頻帶提供固定數(shù)量的信道，由于物理層都采用直接序列擴頻(DSSS)技術。降低了數(shù)字集成電路的成本，并且都使用相同的幀結(jié)構，以利于低作業(yè)周期、 低功耗的運作。2. 4 GHz 頻段(2. 42. 483 5 GHz)被劃分為 16 個信道，數(shù)據(jù) 傳輸速率為 250kbps,基于 DSSS 方法的準正交調(diào)制技術，來自 PPDU 的二進制數(shù) 據(jù)被依次組

56、成 4 位二進制數(shù)據(jù)符號。每個數(shù)據(jù)符號被映射成 32 位偽噪音 CHIP， 以便傳輸。然后這個連續(xù)的偽噪音 CHIP 序列被調(diào)制到載波上。即采用半正弦脈 沖波形的偏移四相移相鍵控（O-QPSK）調(diào)制方法。其物理層幀結(jié)構如圖 4.1.1 所 示。圖 4.1.1 中：前導碼為 4 Byte，主要用于幀同步；幀定界為 1 Byte，標志幀的 起始；幀長度為 1 Byte，指示了數(shù)據(jù)單元的長度；物理層數(shù)據(jù)據(jù)單元iiiuind4S04 字節(jié)】字肯f 字雪K117TP前晉碼物理層爺據(jù)單兀圖 4.1.1 ZigBee 物理層幀結(jié)構為 0127 Byte，用于承載所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，即 MAC 幀。在 IEEE

57、802.15.4 中，總 共分配了 27 個具有二種速率的信道：在 2.4 GHz 頻段有 16 個速率為 250 kbpS 勺信 道，在 915 MHz 頻段有 10 個 40 kbps 的信道，在 868 MHz 頻段有 1 個 20kbps 的信 道。一個 IEEE 802.15.4 網(wǎng)可以根據(jù)可用性、擁擠狀況和數(shù)據(jù)速率在 27 個信道中 選擇一個工作信道。從能量和成本效率來看，不同的數(shù)據(jù)速率能為不同的應用 提供較好的選擇。4.1.2 介質(zhì)訪問層（MAC）ZigBee MAC 層的設計主要考慮到盡可能的降低成本、易實現(xiàn)和可靠的數(shù)據(jù) 傳輸，網(wǎng)絡中的設備通?？蓜澐譃閮煞N類型，一種是全功能器件

58、（FFD），其功能是網(wǎng)絡協(xié)調(diào)，可以與網(wǎng)絡中的任何設備通信；另一種是簡化功能器件（RFD），其功能只能與全功能器件通信，實現(xiàn)簡單。IEEE802. 15. 4 MAC 層定義了廣播幀、數(shù)據(jù)幀、確認幀和 MAC 命令幀等 4 種幀類型，其一般幀結(jié)構如圖 4.1.2 所示，只有廣播幀和數(shù)據(jù)幀包含了高層控制 命令或者數(shù)據(jù)， 確認幀和 MAC 命令幀則用于 ZigBee 設備同 MAC 子層功能實體間 控制信息的收發(fā)，廣播幀和確認幀不需要接收方的確認，而數(shù)據(jù)幀和MAC 命令幀的幀頭包含幀控制域，指示收到的幀是否需要確認，如果需要確認并且已經(jīng) 通過了CRC 校驗，接收方立即發(fā)送確認幀。若發(fā)送方一定時間內(nèi)收

59、不到確認 幀，則自動重發(fā)該幀。正因為 ZigBee 采用了載波偵聽多址/沖突避免（CSMA/ CA）的信道接人方式和完全握手協(xié)議，使 MAC 層數(shù)據(jù)傳輸是非常可靠的。2字節(jié)1字節(jié)卜20字節(jié)變量2字節(jié)幀控制序列號地址信息凈荷幀校驗圖 4.1.2MAC 幀結(jié)構其中幀控制說明了如何看待幀的其余部分及它們包含什么，序列號是傳輸數(shù)據(jù) 幀及確認幀的序號，僅當確認幀的序列號與上次數(shù)據(jù)幀的序列號一致時，才判 疋 數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務成功。幀校驗是 16 位循環(huán)冗余校驗。凈荷是 MAC 幀要承載的上層 數(shù)據(jù)，其長度可變，MAC數(shù)據(jù)幀被送至物理層，作為物理層幀數(shù)據(jù)（PPDU）的一 部分。4.1.3 網(wǎng)絡層和應用會聚層網(wǎng)絡

60、層包括邏輯鏈路控制層，802. 2 標準定義了 LLC，并且通用于諸如 802. 3、802. 11 及 802. 15. 1 等 802 系列標準中。而 MAC 層與硬件聯(lián)系較為緊 密，并隨不同的物理層的實現(xiàn)而變化。網(wǎng)絡層主要采用了基于Ad-hoc 技術的網(wǎng)絡協(xié)議，負責拓撲結(jié)構的建立和維護、命名和綁定服務。它們協(xié)同完成尋址、 路由及安全這些必須的任務。應用會聚層，也就是高層，將主要負責把不同的應用映射到ZigBee 網(wǎng)絡上，具體包括：安全與鑒權、多個業(yè)務數(shù)據(jù)流的會聚、設備發(fā)現(xiàn)、業(yè)務發(fā)現(xiàn)。4.24.2 安全性安全性一直是個人無線網(wǎng)絡中的極其重要的話題。IEEE 802.15.4/ZigBee 協(xié)議使用