《ZigBee技术实践教程》,作者高守玮、吴灿阳,北京航空航天大学出版社2009年6月出版。
zigbee技术_《ZigBee技术实践教程》 -内容简介
封面
本书以ZigBee无线传感网络技术为主要对象,以基于CC2430/31芯片(TI/Chipcon公司)的HFZcc2430/31ZDK开发套件为硬件平台,深入剖析了TI的ZStack协议栈架构和编程接口,并详细讲述了如何在此基础上开发自己的ZigBee项目。本书分为5个篇章:理论篇、准备篇、入门篇、进阶篇和提高篇。理论篇简要介绍了无线传感器网络和ZigBee协议规范的基础知识,为读者进行ZigBee项目开发提供理论指导,以便开发时参考;准备篇讲述了ZigBee硬件开发平台、软件开发环境的组成和安装,以及通过17个CC2430/31片内外设的操作例程来阐述CC2430/31片上系统的开发和使用;入门篇以一个通俗易懂的例子讲述了轮转查询式操作系统的基本原理,并介绍了这种操作系统在TIZStack中的应用以及TIZStack的用户编程接口;进阶篇通过几个例子演示如何建立简单的ZigBee无线传感网络系统,并详细阐述了ZigBee协议规范的几个重要概念在TIZStack的代码实现;提高篇通过智能家居系统、无线数据透明传输系统、工业无线传感网络系统、无线定位系统等典型的ZigBee技术解决方案,详细介绍了如何开发实际的ZigBee项目。
本书可作为工程技术人员进行单片机、无线传感器网络应用、ZigBee技术等项目开发的学习、参考用书,也可作为高等院校高年级本科生或研究生计算机、电子、自动化、无线通信等课程的教材。
zigbee技术_《ZigBee技术实践教程》 -前言
无线传感器网络是集传感器、无线通信和网络三大技术于一体的信息获取与处理技术。传统的无线网络关心的是如何在保证通信质量的情况下实现最大的数据吞吐率,而无线传感器网络主要用于实现不同环境下各种缓慢变化参数的检测,通信速率并不是其主要考虑的因素,它最关心的问题是在体积小、布局方便以及能量有限的情况下尽可能地延续其生命周期。
ZigBee是一种网络容量大、节点体积小、架构简单、低速率、低功耗的无线通信技术。由于其节点体积小,且能自动组网,所以布局十分方便;又因其强调由大量的节点进行群体协作,网络具有很强的自愈能力,任何一个节点的失效都不会对整体任务的完成造成致命性影响,所以特别适合用来组建无线传感器网络。
用ZigBee技术来实现无线传感器网络,主要需要考虑通信节点的硬件设计,以及实现相应功能所必需的软件开发。TI(德州仪器公司)的CC2430/31芯片具备了实现ZigBee技术的各种底层硬件需求,是真正的一体化解决方案,完全符合ZigBee技术对节点“体积小”的要求,另外,TI还提供了ZStack协议栈,尽可能地减轻了软件开发的工作量。
编写本书的主要目的是利用CC2430/31SoC,基于ZStack协议栈,为读者解析用ZigBee技术开发无线传感器网络的各个要点,由浅入深地讲述如何开发具体的无线传感器网络系统。
本书分为五篇:理论篇、准备篇、入门篇、进阶篇和提高篇。
理论篇(第1、2章):第1章概述了无线传感器网络,第2章则主要介绍了ZigBee协议规范基础理论知识,使读者对这两个概念有整体上的认识。
准备篇(第3、4章):本篇的主要目的是为基于ZigBee技术开发无线传感器网络产品做一些准备工作。第3章讲述了开发具体项目所基于的软硬件平台;第4章则基于核心芯片CC2430/31设计了几个实验,使读者先能熟悉核心芯片内部的各个具体硬件模块。
入门篇(第5、6章):在准备篇把开发具体产品所需要的基础讲解清楚以后,从本篇开始深入介绍TIZStack协议栈,使读者掌握ZigBee协议是如何用软件代码实现的。第5章用一个通俗易懂的例子讲述了轮转查询式操作系统的工作原理,随后介绍了这种操作系统在TIZStack中的应用;第6章讲述了使用ZStack所必须了解的一些基本概念。
进阶篇(第7、8章):本篇通过ZStack中自带的两个例子给读者演示如何建立简单的ZigBee无线传感网络系统,并详细阐述了ZigBee协议规范的几个重要概念在ZStack中的代码实现。
提高篇(第9~12章):本篇是在进阶篇的基础上的进一步提高,分别以智能家居系统(第9章)、无线数据透明传输系统(第10章)、工业无线传感网络系统(第11章)和无线定位系统(第12章)这四个典型的ZigBee技术解决方案,详细介绍了如何开发实际的ZigBee项目。
由上可以看出,本书层次鲜明、思路清晰、结构紧凑,并且有基础知识全面、重点突出、解决方案实用、可操作性强、开发过程详细等特点,能帮助读者快速开发出自己的ZigBee产品。
参加本书编写的主要人员有高守玮、吴灿阳、杨超、赵洪钢和陈庆阳等。由高守玮和吴灿阳负责全书的规划、内容安排、定稿与修改。
由于作者水平有限,书中若有错误和不妥之处,敬请读者批评指正。
高守玮于上海
吴灿阳于西安
2008年10月
zigbee技术_《ZigBee技术实践教程》 -目录
理论篇
第1章无线传感器网络概述
1.1无线传感器网络的发展历程3
1.2无线传感器网络的研究现状和前景5
1.2.1无线传感器网络的研究现状5
1.2.2无线传感器网络的研究前景7
1.3无线传感器网络的特点8
1.4无线传感器网络体系结构10
1.4.1传感器节点体系结构11
1.4.2无线传感器网络协议11
1.4.3无线传感器网络拓扑结构13
1.5无线传感器网络的关键技术14
1.6无线传感器网络的应用17
1.7典型短距离无线通信网络技术19
1.7.1几种近距离无线通信技术20
1.7.2短距离无线通信协议的比较22
第2章IEEE802.15.4/ZigBee无线传感器网络通信标准
2.1IEEE802.15.4标准27
2.1.1IEEE802.15.4主要特点28
2.1.2物理层(PHY)规范30
2.1.3媒体介质访问层(MAC)规范34
2.1.4分层协议标准的关键术语介绍41
2.2ZigBee技术概述42
2.2.1网络层(NWK)规范43
2.2.2应用层(APL)规范45
2.2.3ZigBee协议栈各层帧结构之间的关系48
2.2.4ZigBee网络配置48
2.2.5ZigBee协议术语50
2.2.6数据传输机制52
准备篇
第3章ZigBee开发平台
3.1ZigBee硬件平台介绍58
3.1.1ZigBee无线传感器网络技术开发套件58
3.1.2HFZSmartRF04EB母板61
3.1.3HFZCC2430/31EM模块70
3.1.4HFZSoC_BB(电池板)73
3.2ZigBee开发软件介绍75
3.2.1IAREW8051集成开发环境及其使用说明75
3.2.2ZigBee2006协议栈96
3.2.3SmartRFFlashProgrammer软件100
3.2.4ZigBee协议分析仪软件PacketSniffer101
3.2.5ZigBee无线定位系统图形监视软件102
第4章CC2430基础实验
4.1CC2430芯片概述109
4.1.1主要特性110
4.1.2CC2430/31芯片引脚的功能111
4.1.3增强型8051内核113
4.2通用数字I/O接口129
4.2.1实验目的129
4.2.2实验原理及代码129
4.2.3实验演示133
4.3点阵式LCD驱动134
4.3.1实验目的134
4.3.2实验原理及代码134
4.3.3实验演示136
4.4时钟模式136
4.4.1实验目的136
4.4.2实验原理及代码137
4.4.3实验演示141
4.5外部中断实验141
4.5.1实验目的141
4.5.2实验原理及代码141
4.5.3实验演示145
4.6定时器中断145
4.6.1实验目的145
4.6.2实验原理及代码145
4.6.3实验演示152
4.7秒表153
4.7.1实验目的153
4.7.2实验原理及代码153
4.7.3实验演示156
4.8ADC单次采样实验156
4.8.1实验目的156
4.8.2实验原理及代码157
4.8.3实验演示163
4.9TempSensor实验163
4.9.1实验目的163
4.9.2实验原理及代码163
4.9.3实验演示165
4.10Joystick实验165
4.10.1实验目的165
4.10.2实验原理及代码166
4.10.3实验演示170
4.11UART实验170
4.11.1实验目的170
4.11.2实验原理及代码170
4.11.3实验演示176
4.12DMA传输177
4.12.1实验目的177
4.12.2实验原理及代码177
4.12.3实验演示181
4.13ADC连续采样实验181
4.13.1实验目的181
4.13.2实验原理及代码181
4.13.3实验演示182
4.14Flash读写操作183
4.14.1实验目的183
4.14.2实验原理及代码183
4.14.3实验演示186
4.15随机序列发生器186
4.15.1实验目的186
4.15.2实验原理及代码186
4.15.3实验演示189
4.16AES128安全协处理器190
4.16.1实验目的190
4.16.2实验原理及代码190
4.16.3实验演示200
4.17射频通信实验200
4.17.1实验目的200
4.17.2实验原理及代码201
4.17.3实验演示210
4.18功耗模式211
4.18.1实验目的211
4.18.2实验原理211
4.18.3实验演示217
入门篇
第5章TIZStack软件架构
5.1最简单的操作系统221
5.2轮转查询式操作系统的应用222
5.3ZStack软件架构225
5.3.1系统初始化225
5.3.2操作系统的执行225
5.3.3在项目中组织ZStack文件229
第6章TIZStack开发基础
6.1基本概念233
6.2应用层235
6.3网络层237
6.3.1寻址237
6.3.2路由239
6.4安全241
6.5其他(非易失性存储器)242
进阶篇
第7章ZigBee基础实验(SimpleApp)
7.1与ZStack相关的IAR工程选项设置247
7.2工程程序架构249
7.2.1任务初始化函数249
7.2.2任务事件处理函数252
7.3温度传感器实验259
7.3.1功能描述259
7.3.2实验原理及代码260
7.3.3实验演示270
7.3.4ZTool工具使用271
7.3.5PacketSniffer工具使用275
7.4灯开关实验282
7.4.1功能描述282
7.4.2实验原理及代码282
7.4.3实验演示288
7.4.4SmartRFFlashProgrammer工具使用288
第8章ZigBee基础实验(HomeAutomation)
8.1绑定290
8.1.1绑定表格290
8.1.2绑定建立292
8.1.3绑定解除297
8.2命令298
8.3簇300
8.4Profile300
8.4.1ZCL300
8.4.2Profile302
8.5HomeAutomation实验303
8.5.1HomeAutomationProfile简介303
8.5.2实验原理及代码308
8.5.3实验演示317
提高篇
第9章智能家居演示系统
9.1系统介绍323
9.2系统实现324
9.2.1系统总体设计324
9.2.2创建工程327
9.2.3任务与事件332
9.2.4设备信息配置334
9.2.5建网与入网336
9.2.6数据通信339
9.2.7人机交互341
9.2.8生成HEX文件349
9.3系统演示350
第10章无线数据透明传输系统
10.1系统介绍354
10.2系统实现355
10.2.1系统总体设计355
10.2.2创建工程356
10.2.3任务与事件357
10.2.4信道和PANID358
10.2.5设备信息配置359
10.2.6建网与入网361
10.2.7串口设置361
10.2.8数据通信363
10.2.9地址模式364
10.3系统演示368
第11章工业气体检测系统
11.1系统介绍370
11.2系统实现371
11.2.1系统总体设计371
11.2.2创建路由器工程373
11.2.3任务与事件378
11.2.4设备信息配置381
11.2.5建网与入网384
11.2.6获取设备信息386
11.2.7数据通信387
11.2.8NV存储388
11.3系统演示389
第12章ZigBee无线定位系统
12.1系统介绍391
12.1.1无线传感器网络的定位机制391
12.1.2ZigBee无线定位系统393
12.2系统实现395
12.2.1系统总体设计395
12.2.2ZigBee网关401
12.2.3参考节点405
12.2.4盲节点408
12.3系统演示413
12.3.1对节点编程413
12.3.2组建ZigBee网络417
12.3.3用ZLocationEngine软件实时监控ZigBee无线定位系统418
附录
附录AZigBee协议栈中常用的API423
附录B网络层信息库属性426
附录C光盘目录427
参考文献431
本书编委会