專利名稱：一種Zigbee無線通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信技術(shù)，具體地，涉及一種Zigbee無線通信裝置。
背景技術(shù)：
Zigbee是IEEE802. 15. 4協(xié)議的代名詞，根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、 低功耗的無線通信技術(shù)。Zigbee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成的一個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng) 絡(luò)平臺，十分類似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊類 似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信海個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間 的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)不僅可 以“無限”擴(kuò)展開來，而且還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要是為工業(yè)現(xiàn)場自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，因而，它必須具有簡 單，使用方便，工作可靠，價(jià)格低的特點(diǎn)。Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅本身可以與監(jiān)控對對象，例 如傳感器連接直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控；它還可以自動(dòng)中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)資 料。除此之外，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(FFD)還可在自己信號覆蓋的范圍內(nèi)，和多個(gè)不承擔(dān) 網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點(diǎn)(RFD)無線連接。低功耗，低數(shù)據(jù)量(250KPS)，低成本， 使用免費(fèi)的ISM頻段(2. 4G)，高的抗干擾性能的直序擴(kuò)頻通信方式(DSSS)，高保密性(64 位出廠編號和支持AES-U8加密)，高集成度和高的可靠性；節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組 網(wǎng)的功能，采用了包括網(wǎng)狀網(wǎng)在內(nèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用了碰撞避免機(jī)制，信息在整個(gè)Zigbee 網(wǎng)絡(luò)中通過自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃?。Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以 通過接口卡等多種方式，與互聯(lián)網(wǎng)、GPRS網(wǎng)、CDMAlx網(wǎng)以及其它通信系統(tǒng)線連接，從而實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程操控；也可以通過其它網(wǎng)絡(luò)，將兩個(gè)或多個(gè)局部Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接在一起。但是，在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺陷⑴通信距離短=Zigbee基于IEEE802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，低功耗的特性使它的傳播距 離大概在100米以內(nèi)，即使加上功放芯片，距離也不能很大的延長。只適合做短距離的通信 和數(shù)據(jù)傳輸；⑵通信速率慢=Zigbee工作在2. 4GHz的頻段下，較高的頻率，致使Zigbee無線通 信裝置之間通信的速率會相對較低，峰值將會是250Kbps ；⑶穿透能力弱=Zigbee較高的頻段，使Zigbee通信時(shí)所產(chǎn)生的電磁波波長較短， 不利于穿透較厚的物體，例如樓板、鋼筋水泥等。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種Zigbee無線通信裝置，以實(shí)現(xiàn) 通信距離長、通信速率快與穿透能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種Zigbee無線通信裝置，包 括型號為CC2530的單芯片、天線、頻率為32MHz的晶振、以及終端，其中在所述型號為CC2530的單芯片中，RFN端及RFP端，與天線連接；P2. 3端及P2. 4端，與頻率為32MHz的晶 振連接；Po. 2端及P0. 3端，與終端連接。進(jìn)一步地，所述終端包括PLC、觸摸屏、變頻器與PC。本實(shí)用新型各實(shí)施例的Zigbee無線通信裝置，由于包括型號為CC2530的單芯片、 天線、頻率為32MHz的晶振、以及終端，其中在型號為CC2530的單芯片中，RFN端及RFP端， 與天線連接；P2. 3端及P2. 4端，與頻率為32MHz的晶振連接；P0. 2端及P0. 3端，與終端連 接；可以將Zigbee無線通信裝置通過UART串口與工業(yè)設(shè)備PLC、觸摸屏、變頻器和PC等終 端設(shè)備的RS232串口相連，通過協(xié)調(diào)器(Coordinator)建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并將這些設(shè)備通過 Zigbee的路由器(Router)或者終端設(shè)備(Enddevice)帶入Zigbee網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)無線通 信網(wǎng)；有利于摒棄設(shè)備之間的通信電纜，形成一個(gè)設(shè)備之間可以無線通信，遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)群體監(jiān) 控的物聯(lián)網(wǎng)；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中通信距離短、通信速率慢與穿透能力弱的缺陷，以實(shí) 現(xiàn)通信距離長、通信速率快與穿透能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書 中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過 在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用 新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。在附圖中圖1為根據(jù)本實(shí)用新型Zigbee無線通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型Zigbee無線通信裝置中協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)的流程示意圖；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型Zigbee無線通信裝置中路由器加入網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信息的流程 示意圖；圖4為根據(jù)本實(shí)用新型Zigbee無線通信裝置中終端加入網(wǎng)絡(luò)的流程示意圖；圖5為根據(jù)本實(shí)用新型Zigbee無線通信裝置應(yīng)用實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合附圖，本實(shí)用新型實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下1-型號為CC2530的單芯片；2-天線；3-頻率為32MHz的晶振；4-終端。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu) 選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種Zigbee無線通信裝置。如圖1_圖5所示，本 實(shí)施例包括型號為CC2530的單芯片1、天線2、頻率為32MHz的晶振3、以及終端4，其中在 型號為CC2530的單芯片1中，RFN端及RFP端，與天線2連接；P2. 3端及P2. 4端，與頻率為 32MHz的晶振3連接；P0. 2端及P0. 3端，與終端4連接。進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例中，上述終端4包括PLC、觸摸屏、變頻器與PC。在上述實(shí)施例中，Zigbee無線通信裝置采用型號為CC2530的單芯片1(即TI公司 的Zigbee芯片CC2530)來實(shí)現(xiàn)，采用3. 3V電壓進(jìn)行供電，可以有相關(guān)設(shè)備進(jìn)行直接供電；當(dāng)CPU供電運(yùn)行時(shí)，P2. 3、P2. 4引腳所接的32MHz晶振將開啟，并穩(wěn)定運(yùn)行，通過軟件的編 程配置，來控制型號為CC2530的單芯片1的時(shí)鐘、相關(guān)波和電平的配置，同時(shí)Pl. 6引腳將 會產(chǎn)生低電平并保持，從而點(diǎn)亮LEDl ；同時(shí)，終端4供電運(yùn)行的初始化時(shí)，將會檢測P0. 0引 腳和P0. 1引腳對應(yīng)的撥碼開關(guān)的狀態(tài)，由此來決定該Zigbee無線通信裝置運(yùn)行的類型是 協(xié)調(diào)器、路由器或者是終端4設(shè)備?，F(xiàn)在的工業(yè)設(shè)備，例如信捷、西門子、歐姆龍等品牌的PLC、觸摸屏、變頻器、以及監(jiān) 控和編程使用的PC，均采用了 RS232串口相連接的方式。在上述實(shí)施例中，將利用型號為 CC2530的單芯片1的兩個(gè)通用UART串口，對其進(jìn)行配置和使用，將UARTRX與RS232的T)(D 相連，將UARTTX與RS232的RXD相連，對應(yīng)的型號為CC2530的單芯片1引腳采用P0. 2和 P0. 3，即使用內(nèi)部的UARTO串口。當(dāng)相關(guān)的終端4設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù)，便會在T)(D上產(chǎn)生電平信號，通過軟件編程和對 UART配置寄存器的操作，型號為CC2530的單芯片1將會檢測到與T)(D相連的UARTRX上的信 號，立即產(chǎn)生中斷，將UARTRX端的數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)ARTO的DEBUFF中，當(dāng)收到數(shù)據(jù)滿足UART配置 的數(shù)據(jù)格式時(shí)，將立即交給RFN，經(jīng)由天線2，產(chǎn)生2. 4G頻段的一個(gè)波，并發(fā)出，以此來完成 數(shù)據(jù)的發(fā)送；通過軟件的配置，Pl. 7引腳將同步產(chǎn)生低電平，進(jìn)行閃爍，表示數(shù)據(jù)的發(fā)送。數(shù)據(jù)接收的方式，與數(shù)據(jù)發(fā)送正好相反，Zigbee無線通信裝置默認(rèn)是工作在接收 方式的狀態(tài)中，即當(dāng)T)(D沒有電平信號的時(shí)候，型號為CC2530的單芯片1將只運(yùn)行在接收 模式，此時(shí)當(dāng)?shù)讓哟a中配置的2. 4G頻段的頻道中有數(shù)據(jù)的時(shí)候，RFP將會收到由天線2接 收到的數(shù)據(jù)，并立即存入U(xiǎn)ARTO的DEBUFF中，與此同時(shí)，P2.0引腳將同步產(chǎn)生低電平，進(jìn)行 閃爍，表示數(shù)據(jù)的接收。當(dāng)UARTTX接收到信號，將會立即產(chǎn)生一個(gè)UART的發(fā)送中斷，DEBUFF 的數(shù)據(jù)將經(jīng)由UARTX進(jìn)行發(fā)送，此時(shí)相關(guān)設(shè)備的R)(D端，將收到Zigbee無線通信裝置接收 到的數(shù)據(jù)，從而完成了 Zigbee無線通信裝置數(shù)據(jù)的接收?？梢姡谏鲜鰧?shí)施例中，Zigbee無線通信裝置，將用其UART串口與工業(yè)設(shè)備PLC、 觸摸屏、變頻器和PC等設(shè)備的RS232串口相連，通過Zigbee無線通信裝置的Coordinator 協(xié)調(diào)器建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并將這些設(shè)備通過Zigbee的Router或者Enddevice設(shè)備帶入 Zigbee網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)無線通信網(wǎng)。從而摒棄了設(shè)備之間的通信電纜，形成一個(gè)設(shè)備之間可 以無線通信，遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)群體監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)。上述Zigbee無線通信裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)還具有以下特性⑴低功耗=Zigbee設(shè)備工作時(shí)所需的功耗極小，普通電池也可滿足；⑵網(wǎng)狀網(wǎng)優(yōu)勢=Zigbee無線通信裝置只需要一個(gè)協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)Mesh 網(wǎng)，MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的功能，網(wǎng)絡(luò)可以通過“多級跳”的方式來通， Mesh是一種特殊的、按接力方式傳輸?shù)狞c(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其路由可自動(dòng)建立和維護(hù)，MESH 網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)還可以組成極為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，具有很大的路由深度和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)模；MESH網(wǎng)絡(luò)還 具備自組織、自愈功能；⑶抗干擾性強(qiáng)=ZigBee在低信噪比的環(huán)境下ZigBee具有很強(qiáng)的抗干擾性能， ZigBee技術(shù)在相同的環(huán)境中，Zigbee抗干擾性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于藍(lán)牙和WLAN ;ZigBee的抗干擾性 能是藍(lán)牙、WLAN和FSK的1000倍。從而可以有效保障工業(yè)設(shè)備之間的通信和群控的穩(wěn)定；⑷短時(shí)延=Zigbee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連 接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能；相比較，藍(lán)牙需要3 10s、WiFi需要3s ；極高的響應(yīng)度，可以滿足工業(yè)設(shè)備之間高速率的響應(yīng)和動(dòng)作。例如，在上述實(shí)施例中，利用Zigbee無線通信裝置，可以實(shí)現(xiàn)PLC設(shè)備程序的遠(yuǎn)程 編程和下載傳統(tǒng)的PLC設(shè)備通過串口進(jìn)行程序編程調(diào)試和下載，而Zigbee無線通信裝置 的出現(xiàn)，將之與PLC設(shè)備相連，在遠(yuǎn)端的PC上連接一個(gè)Zigbee無線通信裝置就可以進(jìn)行遠(yuǎn) 端的鏈接，實(shí)現(xiàn)程序的遠(yuǎn)程下載和調(diào)試。又如，利用Zigbee無線通信裝置，可以將不同設(shè)備組成一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)將PLC、 觸摸屏、變頻器等設(shè)備與Zigbee無線通信裝置相連，通過Zigbee設(shè)備，將這些工業(yè)設(shè)備加 入到Zigbee網(wǎng)絡(luò)，從而將這些設(shè)備結(jié)合成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的同步和通信，取代 原有的電纜連接。再如，利用Zigbee無線通信裝置，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)PLC、觸摸品、變頻器與 Zigbee無線通信裝置相連，遠(yuǎn)端的PC上也只需要連上一個(gè)Zigbee無線通信裝置，就可以實(shí) 現(xiàn)遠(yuǎn)端的監(jiān)控，通過組態(tài)軟件可以進(jìn)行無人監(jiān)控，大大解決了一些惡劣環(huán)境下的設(shè)備監(jiān)控 問題。還有，利用Zigbee無線通信裝置，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化領(lǐng)域的Zigbee無線組網(wǎng)先例 Zigbee技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域用途較多的在于傳感器的鏈接和數(shù)據(jù)采集，然而在自動(dòng)化設(shè)備和領(lǐng) 域中，Zigbee技術(shù)一直都沒有被采用；但是Zigbee網(wǎng)絡(luò)的密集型和可拓展性，正好解決了 自動(dòng)化設(shè)備之間有限的通信和監(jiān)控，它在自動(dòng)化設(shè)備中一旦投入使用，將會有比普通電纜 和雙絞線更有優(yōu)勢；密集型的網(wǎng)絡(luò)，將自動(dòng)化設(shè)備和工業(yè)設(shè)備、PC有效的相結(jié)合，形成一個(gè) 可延伸、可維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)。將更好的把整個(gè)自動(dòng)化流程組織的更為完善和高效，可以說這將是 自動(dòng)化領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、通信領(lǐng)域以及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中一次很大的飛躍。如圖5所示，由Zigbee協(xié)調(diào)器建立起來的網(wǎng)絡(luò)，周圍分布了 Zigbee的路由器設(shè)備 和Zigbee的終端4設(shè)備，這些Zigbee無線通信裝置都處在同一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)中，通過無 線2. 4GHz頻段，連接在一起；每一個(gè)Zigbee無線通信裝置下面，通過UART串口和工業(yè)設(shè) 備PLC、觸摸屏、變頻器的MODBUS串口相連，將終端4設(shè)備的串口通信全部經(jīng)由Zigbee無 線通信裝置UART，并通過無線發(fā)出，這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，將不會再有電纜連接實(shí)現(xiàn)通信；遠(yuǎn)端 的PC，可以通過串口與Zigbee無線通信裝置相連，可以很方便的給所有網(wǎng)絡(luò)中的任何設(shè)備 發(fā)送信息，也能對每一臺設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。這樣，各個(gè)設(shè)備之間的協(xié)調(diào)工作也完全經(jīng)過Zigbee 無線通信裝置進(jìn)行通信，完全取代了傳統(tǒng)意義上利用有線電纜進(jìn)行通信和監(jiān)控的方法。此外，在上述實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)是可擴(kuò)展的，再加入路由器設(shè)備或終端4設(shè)備，便可 以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的延伸，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離、更廣范圍的數(shù)據(jù)傳輸，從而達(dá)到一個(gè)范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)概ο綜上所述，本實(shí)用新型各實(shí)施例的Zigbee無線通信裝置，由于包括型號為CC2530 的單芯片1、天線2、頻率為32MHz的晶振3、以及終端4，其中在型號為CC2530的單芯片1 中，RFN端及RFP端，與天線2連接；P2. 3端及P2. 4端，與頻率為32MHz的晶振3連接；P0. 2 端及P0. 3端，與終端4連接；可以將Zigbee無線通信裝置通過UART串口與工業(yè)設(shè)備PLC、 觸摸屏、變頻器和PC等終端4設(shè)備的RS232串口相連，通過協(xié)調(diào)器(Coordinator)建立一 個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并將這些設(shè)備通過Zigbee的路由器(Router)或者終端4設(shè)備(Enddevice)帶入 Zigbee網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)無線通信網(wǎng)；有利于摒棄設(shè)備之間的通信電纜，形成一個(gè)設(shè)備之間 可以無線通信，遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)群體監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中通信距離短、通信速6率慢與穿透能力弱的缺陷，以實(shí)現(xiàn)通信距離長、通信速率快與穿透能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。 最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本 實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征 進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種Zigbee無線通信裝置，其特征在于，包括型號為CC2530的單芯片、天線、頻率為 32MHz的晶振、以及終端，其中在所述型號為CC2530的單芯片中，RFN端及RFP端，與天線連接；P2. 3端及P2. 4端，與 頻率為32MHz的晶振連接；P0. 2端及P0. 3端，與終端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zigbee無線通信裝置，其特征在于，所述終端包括PLC、觸摸 屏、變頻器與PC。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種Zigbee無線通信裝置，包括型號為CC2530的單芯片、天線、頻率為32MHz的晶振、以及終端，其中在所述型號為CC2530的單芯片中，RFN端及RFP端，與天線連接；P2.3端及P2.4端，與頻率為32MHz的晶振連接；P0.2端及P0.3端，與終端連接。本實(shí)用新型所述Zigbee無線通信裝置，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中通信距離短、通信速率慢與穿透能力弱等缺陷，以實(shí)現(xiàn)通信距離長、通信速率快與穿透能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H04B5/02GK201839285SQ20102057516
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
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