nbhkdz.com冰点文库

基于CC2430的ZigBee无线数传模块的设计和实现

时间:2010-10-17


基于 CC2430 的 ZigBee 无线数传模块的设计和实现
作者:尹应鹏,李平舟,郭志华 时间:2008-07-04 来源:电子元器件应用 浏览评论

0 引言

现在,无线通信技术已经成为人们日益关注的问题之一。ZigBee 采用 IEEE802.15.4 标准,利用全球共用的 2.4 GHz 公共频率进行无线测量和系统监控,而且具有明显

的低成本、低功耗、网络节点多、传输距离远等优势。目前,ZigBee 技术已被视为替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。为此,本文论述了一种基于 CC2430 芯

片的无线数据传输模块的设计方法。

1 ZigBee 简介

ZigBee 是一种基于 IEEE802.15.0 标准的短距离、低速率无线网络技术,该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用,主

要用于无线传感器网络和测量控制方面。国际上,IEEE802.15.4 工作组及 ZigBee 联盟共同致力于该无线连接技术的推广工作,其中,IEEE802.15.4 工作组主要负责制定

ZigBee 物理层及 MAC 层协议.其余协议主要参照和采用现有标准,以便于今后不同厂商设备的互联互通;ZigBee 联盟则负责高层应用及市场推广工作。于 2002 年成立的

ZigBee 联盟如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司加入。此外,Freescale、TI 等国际巨头也都已推出了比较成熟的 ZigBee 开发平台。

ZigBee 标准是基于 802.15.4 协议栈而建立的, 它具备了强大的设备联网功能, 并支持三种主要的自组织无线网络类型, 即星型结构、 网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster

tree),其中网状结构具有很强的网络健壮性和系统可靠性。

ZigBee 协议比蓝牙、GSM、Wi-Fi 更加简单实用,表 1 列出了 ZigBee 同其它无线网络的比较。

2 总体设计

为了进行模块化的设计,本文采用了基于通用异步收发模式(UART)接口的设计,以便方便的通过此接口将 STIM(智能传感器接口模块)和该无线模块连接在一起,从而发

送用户的数据。

为了能够方便在线调试,并测试串口的数据,本系统设计分为两个部分:一是 CC2430 部分,该部分采用四层板小型化设计,上面只有 CC2430 芯片和部分外围器件;另

一部分是测试底板,该板采用两层板设计,包含 USB 与 UART 接口、指示灯、复位和调试接口等。这样的设计既可以从 USB 接口截取电源,还可以使计算机调试 UART 更

加方便,同时还可以简化射频板的设计,使射频板部分可以更加通用。 图 1 所示是测试底板的电路原理图,系统中 CC2430 的应用电路原理图如图 2 所示。

3 CC2430 芯片简介

CC2430/CC2431 是芯片巨人 TI 公司收购无线单片机公司 CHIPCON 后推出的全新概念新一代 ZigBee 无线单片机系列芯片。CC2430 是一款真正符合

IEEE802.15.4 标

准的片上 SOC ZigBee 产品。CC2430 除了包括 RF 收发器外,还集成了加强型 8051MCU、32/64/128 KB 的 Flash 内存、8 KB 的 RAM、以及 ADC、DMA、看门狗等。

CC2430 可工作在 2.4 GHz 频段, 采用低电压(2.0~3.6 V)供电且功耗很低(接收数据时为 27 mA, 发送数据时为 25 mA), 其灵敏度高达-91 dBm、 最大输出为+0.6 dBm、

最大传送速率为 250 kbps。

CC2430 的外围元件数目很少,它使用一个非平衡天线来连接非平衡变压器,以使天线性能更加出色。电路中的非平衡变压器由电容 C309、C311 和电感 L301、L302、

L303 组成,整个结构可满足 RF 输入/输出匹配电阻(50 )的要求。内部 T/R 交换电路用于完成 LNA 和 PA 之间的交换。R200、R201 为偏置电阻,其中 R200 主要用

于为 32 MHz 的晶体振荡器提供合适的工作电流,通过 R201 可为芯片内部射频部分提供精密电流参考源。选用一只 32 MHz 的石英谐振器和两只电容(C210、C211)可以

构成 32 MHz 晶体振荡器电路。芯片内部的电压稳压器可为所有 1.8 V 电压的引脚和内部电源供电,C214、C209、C200 等为去耦电容,主要用于电源滤波,以提高芯片

的工作稳定性。CC2430 芯片的主要特点如下:

◇内含高性能和低功耗的 8051 微控制器核;

◇集成有符合 IEEE802.15.4 标准的 2.4 GHz 的 RF 无线电收发机;

◇具有优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰能力。

◇休眠模式时仅 0.9A 的流耗,可用外部中断或 RTC 唤醒系统:待机模式时的电流消耗少于 0.6A,也可以用外部中断唤醒系统;

◇硬件支持 CSMA/CA 功能;

◇具有较宽的电压范围(2.0~3.6 V);

◇具有数字化的 RSSI/LQI 支持和强大的 DMA 功能;

◇具有电池监测和温度感测功能;

◇内部集成有 14 位模数转换的 ADC;

◇集成有 AES 安全协处理器;

◇带有 2 个可支持几组协议的 USART,以及 1 个符合 IEEE 802.15.4 规范的 MAC 计时器。同时带有 1 个常规 16 位计时器和 2 个 8 位计时器。

◇具有强大和灵活的开发工具。

4 程序设计

限于篇幅。这里对于软件的设计只做简短的介绍。作者购买的是 TI 公司的 CC2430 开发套件,其中包括调试板和软件。现在,TI 已经免费提供原来昂贵的 ZigBee 协议栈,

并且会有不断的更新和完善。此外,该套件还有一些实用的例子,利用它们可以降低开发的复杂度,加快开发人员的开发速度。

5 结束语

随着 ZigBee 技术的不断成熟和应用范围的不断扩展,各大半导体厂家几乎都已经推出了自己的 ZigBee 芯片和开发套件。相信在未来几年,它不仅可以打开大量的新应用

之门,而且还能给许多现有的应用增加新的价值。由于通过各种非常简单的 ZigBee 器件就能实现联网,因此,作为一个全球性标准,ZigBee 技术可为将来实现无所不在的网

络创造条件。可以预见 Zigbee 无线传感将切实改变人们的生活。


基于CC2430的Zigbee无线数传模块设计_图文.pdf

基于CC2430的Zigbee无线数传模块设计 - 第 4期 2010年 8 月

基于CC2430的ZigBee无线通信模块设计.pdf

基于CC2430的ZigBee无线通信模块设计 - 第4期( 总第 13期) 7

基于CC2430的Zigbee无线数传模块设计.pdf

4 A ug. , 2010 基于 CC2430的 Z igbee无线数传模块设计郭 涛, 严家明 (西北工业大学电子信息学院, 西安 710129) 摘要: 通过采用美国 T I公司的 SOC ...

基于CC2430的Zigbee无线数传模块设计_论文.pdf

基于CC2430的Zigbee无线数传模块设计 - 通过采用美国TI公司的SOC芯片CC2430、ZigBee技术设计了一种发射功率可调的无线传感器网络节点的ZigBee无线数传模块。详细介绍了...

ZigBee无线数据传输模块的设计与实现.pdf

ZigBee无线数据传输模块的设计与实现_信息与通信_工程科技_专业资料。第 3

基于CC2430的ZigBee无线通信模块设计.pdf

基于CC2430的ZigBee无线通信模块设计 - 第4期( 总第 13期) 7

基于CC2430的ZigBee无线传感器网络设计与实现(1).pdf

基于CC2430的ZigBee无线传感器网络设计与实现(1) - 学术研究 AaeioucdmcFrm 基于 C23的Zge 无线传感器网络设计与实现 C40 ...

ZigBee无线数据传输模块的设计与实现_图文.pdf

ZigBee无线数据传输模块的设计与实现_电子/电路_工程科技_专业资料。ZigBee无线...数 据转换成 T T L 数据 , 再通过 R1OUT 和 R2OUT 传送到 CC2430; ...

基于zigbee无线数据收发的设计和实现.doc

基于zigbee无线数据收发的设计和实现_计算机硬件及网络_IT/计算机_专业资料。1....发送数 据时先把数据送入串口 0 的数据收发缓冲器(U0DBUF) ,CC2430 模块的...

ZigBee无线数据传输模块的设计与实现.doc

ZigBee无线数据传输模块的设计与实现 - 摘要:利用ZigBee 实现无线传输数据,介绍了ZigBee 技术,提出一种基于ZigBee 无线数据传输模块的设计方案,设计出无线模块的硬件...

ZigBee无线数据传输模块的设计与实现_图文.pdf

ZigBee无线数据传输模块的设计与实现吕 鑫, 王 忠 ...基于ZigBee无线数据传输 模块的设计方案,设计出无线...CC2430通过I)0.3和I)0.4将数据传 算机. 送给...

基于Zigbee的智能家居控制系统.doc

5.1 节点的软件设计节点作为本系统的基本结构, 主要实现系统组网、 传感器数据...基于 CC2430 的智能家居 Zigbee 无线数传设计与实现 [J]. 云南大学学报, ...

基于CC2430的ZigBee无线温湿度监测网络_图文.pdf

现场点的数 l基于CC2430的网络节点硬件设计为了增强...应用ZigBee技术实现 无线测控网络,组网简单(zi豳∞阿...数据采集节点所发给自己的 数据通过Modbus协议传给...

基于CC2430的ZigBee无线网络节点设计.pdf

基于CC2430的ZigBee无线网络节点设计_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。第 ...ZigBee 是一个 由多达 65 000 个无线数传模块组成的无线数传网络平 台 ,类...

基于CC2430的ZigBee无线通信模块设计_论文.pdf

基于CC2430的ZigBee无线通信模块设计 - CC2430芯片是Chipcon公司推出的用来实现嵌入式ZigBee应用的片上系统,它支持2.4GHz 802.15.4IEEE/ZigBee...

0基于CC2430的ZigBee无线传感器网络设计与实现.pdf

0基于CC2430的ZigBee无线传感器网络设计与实现_调查/报告_表格/模板

基于CC2430的ZigBee无线网络节点设计_图文.pdf

基于CC2430的ZigBee无线网络节点设计_信息与通信_工程科技_专业资料。第18卷V01...其中每一个ZigBee网络 数传模块类似移动网络的一个基站.在整个网络范嗣内。它 ...

ZigBee无线传输模块.doc

为了实现无线数据模块计算机的通信,在系统中设计了 rs232 电平转换电路。采用...[6]郭涛,严家明,基于 cc2430 的 zigbee 无线数传模块设计[j]微处理机, 2010...

基于ZigBee的无线水表抄表系统的设计_图文.pdf

网络与通信 Network and Communication 基于 ZigBee 的无线水表抄表系统的设计 * ...基于 CC2430 的 ZigBee 无线数传模块的设计和实现 [J]. 电子元器件应用, ...

基于ZigBee的农业通用无线监测系统设计_图文.pdf

尹应鹏;李平舟;郭志华 基于CC2430的ZigBee无线数传模块的设计和实现[期刊论文]-电子元器件应用 2008(04) 4.孟泓 农业生产信息采集技术的发展方向[期刊论文]-农业...