zigbee 无线网络通讯设计与实现（二）

1 开发背景

Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词。Zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，主要用于近距离的无线通信，由于具有低功耗、低成本、可扩展以及良好的互操作能力等特性，在工业自动化、建筑自动化以及工业无线领域占有重要地位。本系统中传感器与zigbee的完美结合，实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息，进而实现对给定目标的远程控制，已经成为无线网络通讯应用领域中的一大变革，在智能家电系统中展现了其强大的实用性。

2 模块功能概述

主控制器通过zigbee模块，实现远程控制与信息采集，为建立zigbee无线网络，需要协调器与远程节点两个子模块共同完成。

连接主控制器的zigbee模块--协调器：组建整个星型网络核心，负责节点管理、动态组网与数据传输。接收PC传来的命令，完成向对应节点命令的发送、节点结果数据的接收，将结果数据传给PC，进而通过上位机进行可视化显示。协调器与PC之间通过串口通讯。

外接电源板载传感器的zigbee模块--精简功能节点(RFD)：构成无线网络终端，由核心节点负责其网络的加入管理。接收协调器发来的命令，根据命令和参数做出响应，并返回相应的结果。端点主板与传感器之间通过SENSOR BOARD中间件进行连接。

系统可完成给定环境的温度、湿度的适时检测，对电位器、热敏电阻、光敏电阻、MIC、编码开关状态的检测；对SENSOR BOARD上四个LED的开、关控制；用于测试，端点主板和协调器主板上各有三个LED，在端点与协调器通讯过程中，测试LED会不断闪烁(亮、灭), 另外协调器也可发送命令控制端点主板上的LED。

 

3模块整体方案设计模型

协调器通过串口与主控制器进行数据传输，协调器将主控制器发送的命令利用CC2420无线射频芯片封装成帧，进而发送给端点节点。协调器还通过CC2420接收端点节点发送来的帧，解析以后通过串口发送给主控制器。

端点节点用以采集给定环境的相关信息，需要的各种传感器通过SENSOR BOARD接口中间件与控制芯片连接。CC2420无线射频芯片接收协调器发来的帧，解析以后通过SPI传给控制器，进行相应传感器数据的读取和相应器件的控制。控制器将读取的传感器数据和器件的返回状态通过SPI传给CC2420，经CC2420封装成帧发送给协调器。

 

4子模块设计

4.1概述

    按功能将模块划分为板载传感器子模块、端点模块、协调器模块、主控制器处理模块、图形界面显示模块以及相应模块之间的API。

4.2精简功能节点(RFD)--网络终端子模块

端点节点接收协调器发来的命令，根据命令和参数对节点处的各种传感器和控制器件进行查询或控制，并返回相应的结果。端点主板与传感器之间通过SENSOR BOARD中间件进行连接。

4.2.1ATMEGA128L-3控制芯片

ATMEGA128L带128K字节FLASH的可编程8位微控制器，是AVR系列中功能最强的单片机。

 

 

4.2.1.1芯片特点：

 

 

 

 

 

 

4.2.1.2引脚配置电路图： 

 

 

4.2.1.3芯片引脚定义及初始化程序(只说明实现功能使用到的引脚)：

引脚定义：

PORTA

PA0-2：控制芯片外围电路配有3个LED，用以显示调试信息，定义为输出，这三个引脚与3个LED的输入端相连。

PA5、PA6：分别作为CC2420无线射频芯片的使能和复位。定义为输出。

PA7：与DS18B20温度传感器交换数据，输入或输出。