ZigBee技术在LED 灯控制中的应用研究论文
通信技术就是该领域中的“一员”。ZigBee 技术在“物联网”领域中的身影随处可见。除此之外ZigBee 技术还可以运用到智能电网中，提高电力系统系统的稳定性。
物联网热潮也影响到了各大芯片制造商， 它们都开始涉足具有实现ZigBee 最底层也就是物理层功能的芯片。作为最强大的芯片制造商， 德州仪器也推出了一系列有关ZigBee 的开发工具和芯片。最新的硬件平台CC2530 开发板就是，它集成了加强型8051 单片机作为它的核心， 结合德州仪器Z-Stack 协议， 有着十分强大的功能， 能够完成制作者各种各样的制作要求。它还具有更优良的RF 性能，可编程的256KB 内存，更小的封装和IR 产生电路，并且不仅仅只支持ZigBee 一种协议，它所组成的通信网络一般的传输距离可达百米以上。
1 ZigBee 无线通信技术
ZigBee 的来源是蜜蜂， 蜜蜂如果发现花蜜， 就会透过“ZigZag”字形飞舞的方式与同伴交流，从而传递信息，召集同伴过来采花蜜，由于这种生物信息的传递方式很有特点，有很高的效率， 因此将该技术系统命名为“ZigBee”。从本质上来说ZigBee 基于IEEE 发布的802.15.4 无线通信标准的技术。它不仅只是IEEE 802.15.4 的名字，因为其中IEEE 仅仅开发和处理低级介质存取层和物理层协议这两层，而其他的层是由ZigBee联盟在后期进行完善的，他们在IEEE 的基础层上又加入了网络层和应用规范层，并对他们进行了标准化。
完整的ZigBee 协议系统由高层的应用软件层、应用规范层;底层由基本的物理层也就是所谓的硬件，介质存取层，也就是传输介质，一般是指电磁波，还有数据链路层组成。这样才形成了一套完整的ZigBee 协议系统，它可直接用于一个网络中的基本中枢或路由器上的协调器。
2 ZigBee 硬件电路设计
(1)网络传输类型
ZigBee 的全功能型设备就是整个网络中的中心，也就是主设备，它可以和以它为中心的网络中的任何设备进行无线通信，就相当于是网络中的神经中枢，这类设备一般都是功能比较多，比较强大的设备;相反的，还有一种简化功能设备，它又被称为子设备，它不具有成为整个网络中枢的能力，它只被允许和中心主设备进行通信。
ZigBee 协调器在网络中具有比网络中其他设备和终端更为强大的功能，一般来说，在一个ZigBee 网络中只能允许有一个ZigBee 协调器出现，就像汽车只能拥有一个发动机，把它作为整个网络中的主控制中枢，主要是负责启动网络和配置网络，允许各种终端加入网络，这种传输方式被称为广播。
ZigBee 终端，就是子设备的一种，该设备需通过ZigBee 协调器的允许加入到网络之中，之后才能发送数据，并且执行相关的指令，还能将数据传输到和它相连接的设备上，当然这些终端还有协调器都处于同一个中枢控制的网络中。ZigBee 终端设备只能被邀请进入网络，而不能自身设置网络，这种传输方式被称为单播。
本文的系统，主要以协调器的广播和终端单播为主。
(2)CC2530 开发板
CC2530 是用于2.4GHz IEEE 802.15.4 ZigBee 和RF4CE应用的一个真正的片上系统解决方案。CC2530 模块上有很多的扩展引脚，使得它可以很容易扩展自身的功能，所以这也使得它能够适用各种功能的系统，比如看门狗，控制台灯，报警装置等。而且它运行模式之间的转换非常容易，这也进一步降低了它的功率消耗。
(3)系统组成
一般在一个网络中的可以有n 个CC2530 模块， 但是其中必须有一个协调器，也就是ZigBee 网络的中枢，和n-1 个终端模块。协调器一般被设置为广播模式，这个的实现就是用代码来完成，协调器可以向其他n 个所有终端模块发送数据，即协调器广播数据，其他n 个终端都可以收到数据，并处理数据。终端一般被设置单播模式，就是所有的n-1 个终端，都向协调器中枢发送数据，单播的设置可以通过编程来完成。
设计的网络系统就是由一个协调器模块和一个终端模块组成，该系统的功能就是由终端向协调器进行单播，发送控制协调器模块上四个LED 灯的亮灭的指令， 实现了ZigBee 网络最基本的通信和控制功能。
3 ZigBee 无线通信软件实现
当协调器和终端搭建好以后， 最主要的工作就是系统的软__件实现问题。网络组网的工作过程如下： 先给协调器模块通过USB 数据线上电，它就会自动启动，并创建一个ZigBee 网络，此时模块上面的黄色LED 灯会亮，然后会等待终端的加入。当终端也上电后，会自动自动查找周围的网络频道信号，找到后就会申请加入网络，并把该终端的物理地址发送给协调器。协调器把终端的地址信息保存， 以上这些过程都是通过代码编程来完成的，一定要注意对于协调器和终端，它们所写入的代码是不同的。
(1)协调器部分
协调器的软件设计主要指它的高层部分， 也就是用户部分的编程， 本文采用德州仪器公司专门为CC2530 提供支持的免费ZigBee 协议栈软件IAR810， 以C 语言为编程平台语言，在ZStack 的官方所给的通用模板基础上，通过编辑相应程序的'代码来建立本文提到的项目。
协调器调用NLME_Network_Formation. Request()成功建立网络后，会点亮黄色LED 灯，通过广播的通信方式发送数据，当终端也上电并且进入网络后， 终端会搜索到协调器发送的网络数据， 搜索到以后，就会向协调器发出入网申请数据包，然后协调器会调用程序代码zb_AllowBind (0xff) 进入允许入网模式，对于终端的的入网申请作出响应。如果入网成功，则会收集终端发送过来的数据，并调用程序代码zb_SendData-Confirm() 作出相应的应答。
(2)终端部分
同样的，在终端发送数据或者请求入网之前，得设置一下终端的通信方式，终端的通信方式为单播。终端搜索到网络后，调用程序代码zb_BindDevice()函数发出入网请求，等待协调器绑入网响应的成功回复， 完成绑定操作。否则将周期性搜索与申请。
(3)数据指令传输
本文中数据传输是调用了在enddeviceEB.c 中可以无限发送数据函数的AF 发送函数， 在协议栈中本文将终端上面的“UP”键定义为SW_1 键，当按下它的时候，就会发送了1 个字符“1”，那么系统就会来调用这个AF 函数，通过函数的调用就可以完成发送数据指令的任务。
(4)接收数据并处理
协调器模块的LED 灯为何会交替亮灭，就是因为相应程序“GENERICAPP_CLUSTERID”的调用，它其实是一个命令号，就有点类似于“立正”、“稍息”之类的命令一样，它是一种命令，接受数据的处理函数在判断是“GENERICAPP_CLUSTERID”的时候，就进行LED 交替亮灭。
4 应用情况
本文所开发的系统在经过协调器的调试和终端的组网之后能够顺利的发送和接收数据， 协调器和重点之间的通信能够正常进行。将协调器通过USB 数据线上电，黄色LED 灯会点亮，再将终端上电以后，经过3～4s，终端模块上的黄色LED 灯也会点亮，此时就说明协调器模块和终端模块组网成功。接下来，再按终端模块上面的控制键“UP”“DOWN”“RIGHT”“LIGHT”，可以分别控制协调器上四个不同颜色LED 灯的亮灭。
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