毕业设计(论文)Zigbee无线路由器的设计.doc
《毕业设计(论文)Zigbee无线路由器的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)Zigbee无线路由器的设计.doc(80页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、江苏科技大学本 科 毕 业 设 计(论文)学 院 电气与信息工程学院 专 业 电子信息工程 学生姓名 班级学号 指导教师 二零一一年六月毕业设计(论文)题目:Zigbee无线路由器的设计一、毕业设计(论文)内容及要求(包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等)1 提供条件: zigbee开发板,IAR开发环境、PROTEL99软件等2 设计内容与要求:(1) 调研收集分析有关资料,总结Zigbee无线路由器的结构特点;(2) 确定Zigbee无线路由器的结构设计总体方案;(3) 绘制Zigbee无线路由器的电路框图、程序流程图等;(4) 设计Zigbee无线路由器的电路图和程序。二、完
2、成后应交的作业(包括各种说明书、图纸等)1. 开题报告一份;2. 毕业设计论文一份(不少于1.5万字);3. 外文译文一篇(不少于5000英文单词);4. 毕业设计源程序一份(含相关使用说明)。三、完成日期及进度2011年3月1日至2011年7月2日,共18周。进度安排:起止日期工 作 内 容目 标3.13.7理解毕业设计任务,查阅相关资料。开题报告3.83.28熟悉软件。3.294.11系统设计。4.126.13系统调试。中期检查6.146.27整理文档,撰写毕业设计论文。毕业设计论文6.287.2上交材料;答辩。 四、主要参考资料(包括书刊名称、出版年月等):1电子技术基础 高等教育出版社
3、 1998。72模拟电子线路2 电子科技大学出版社 2004.73SP430系列16位超低功耗单片机原理与实践 沈建华 编著 北京航空航天大学出版社 2008.74MSP430单片机基础与实践 谢兴红 编著 北京航空航天大学出版社 2008.15MCS-51单片机原理及应用实例 清华大学出版社 2004.36单片机应用系统设计 北京航空航天大学出版社 1996.127.8051单片机基础教程 科学出版社 2003.98.基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计 电子工业出版社 2004.7 系(教研室)主任: (签章) 年 月 日 学院主管领导: (签章) 年 月 日江苏科技大学本科毕业论文Zi
4、gbee无线路由器的设计The ZigBee Wireless Router Design摘 要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。由于节点体积小,且能自动组网,所以布局十分方便。网络具有很强的自愈能力,任何一个节点的失效都不会影响整体,特别适合用来组建无线传感网络,而这里的一个重要逻辑设备就是ZigBee无线路由器,起中继转发的作用。zigbee技术由ZigBee联盟开发,这是一个由原始设备制造商,技术供应商和半导体产商加盟的组织。ZigBee的基础是IEEE 802.15.4,这是IEEE无线个域网工作组的一项标准被称作IEEE 802.15.
5、4(ZigBee)技术标准。ZigBee技术的应用前景被看好。在未来的几年里,它将在工业控制,工业无线定位,家庭网络,汽车自动化,楼宇自动化,消费电子,医用设备控制等多个领域实现广泛的应用。特别是家庭自动化和工业控制将成为今后ZigBee芯片的主要应用领域。本文将对应用开发的软件核心ZigBee协议栈的组成结构和实现方法进行介绍,完成ZigBee无线路由器的硬件设计和软件配置,实现开关控制灯的路由功能演示实验。设计中采用了CC2430EB开发板和Altium designer,IAR Embedded Workbench for MCS 51等软件开发环境。关键词:ZigBee协议栈;无线路由
6、器;IEEE 802.15.4;AbstractZigBee is a kind of Wireless communications technology ,the network capacity is large, the nodal point volume is small, the structure is simple, low speed rate and low-power.Because the nodal point volume is small, and it can organize the network automatically, so Layout is v
7、ery convenient.The network has very strong capability of automatic heal, the lapse of the whichever nodal point cant effected whole, specially suited to be used to organize a Wireless Sensor Network, an important logic equipment here is a wireless ZigBee router,playing the role of the relay. ZigBee
8、is developed by the ZigBee Alliance. It is an organization of semiconductor manufacturers,technology providers,and Original Equipment ManufactureThe ZigBee foundation is IEEE 802.15.4, this is a IEEE wireless Personal Area Network teams standard called as IEEE 802.15.4 (ZigBee) the technical standar
9、d. The ZigBee technologys application foreground is been optimistic about. In the next few years, it will realize the widespread application in the industrial control, the industry wireless localization, the family network, the autocar automation, the building automation, the consumer electronics, t
10、he medical device control and so on many domains. Specially the household automation and the industrial control will become the ZigBee chip main application domain from now on. This article will introduce ZigBee Protocol stack of the Application development s software core ,composition structure and
11、 the method to carry on, that completes the hardware design and the software disposition of the ZigBee wireless router , realizes the light switch control for routing function demonstration experiment. This design use CC2430EB evaluation board , Altium designer and IAR Embedded Workbench for 8051.Ke
12、ywords:ZigBee Protocol stack; wireless router; IEEE 802.15.4;目 录第一章 绪论11.1引言11.2 ZigBee技术21.2.1 ZigBee技术的发展21.2.2国内外的发展现状21.2.3 ZigBee技术的特点和关键技术31.3选题的目的和意义41.4 本文的工作内容5第二章 IEEE 802.15.4通信层62.1 物理层(PHY)62.1.1 无线信道的分配62.1.2 物理层的主要功能72.1.3 IEEE 802.15.4的调制方式82.1.4 PPDU格式92.1.5 数据的发送与接收102.2 介质访问控制层规范(
13、MAC)102.2.1 信标和非信标模式112.2.2数据传送模式122.2.3 MAC层通用帧格式13第三章 ZIGBEE的基本概念和基本术语163.1 ZigBee的基本术语163.1.1 设备类型(Device Types)163.1.2 端点(endpoint)173.1.3 Zigbee网络中的三类地址183.1.4 属性(attribute)183.1.5 簇(cluster)193.1.6 配置文件(profile)193.1.7 绑定(binding)19第四章 ZIGBEE协议栈的体系结构和原理204.1 ZigBee体系结构204.2 网络层的原理214.2.1 网络层帧结
14、构214.3 网络层管理服务功能224.3.1 网络维护之建立网络234.3.2 .怎样加入网络254.3.3 怎样离开网络264.4 网络层数据的发送与接送274.4.1各层帧结构的构成294.5 路由选择294.5.1 路由成本294.5.2 路由表304.5.3 路由选择304.6 网络层的地址分配324.7 基本路由算法334.7.1 路由函数34第五章 ZIGBEE无线路由器硬件设计375.1 主电路设计375.1.1 CC2430外围电路设计375.1.2.电源电路与上电复位电路385.1.3.串口电路385.1.4.按键电路395.1.5.LED显示395.1.6 排针引出调试端
15、口和部分芯片引脚405.2 PCB的设计40第六章 ZIGBEE无线路由器的软件设计416.1 操作系统抽象层(OSAL)416.1.1 OS术语416.1.2 协议栈的架构426.1.3 Z-Stack 相关的IAR 工程选项设置456.2 Z-Stack 软件架构466.2.1 任务的初始化和处理函数476.2.2 任务的调度486.3 时间管理API526.4 建立自己的应用536.4.1 设备信息配置566.4.2 协调器的建网596.4.3 绑定606.4.4 绑定解除616.5 路由功能演示61第七章 协议分析仪的使用647.1 协议分析仪647.2 灯开关实验中的数据捕获64结
16、语67致 谢68参 考 文 献69附 录70第一章 绪论1.1引言 随着通信技术的发展,短距离无线通信技术已逐渐成为无线通信技术的一个重要分支。这是因为在现实生活中,存在着许多这样的应用需求,系统所传输的数据通常为小量的突发信号,即数据特征为数据量小,要求进行实时传送。如采用传统的无线通信技术,虽然能满足上述要求,但存在着设备的成本高、体积大和能源消耗较大、组网困难等问题。针对这样的应用场合,人们更希望利用具有低成本、体积小、能量消耗小和传输速率低的短距离无线通信技术。无线传感网络是由大量体积小,成本低,具有无线通信,传感,数据处理能力的传感器节点组成的,传感器节点一般由传感单元,处理单元,收
17、发单元,电源单元等功能模块组成。在无线传感网络中,大量的传感节点被布置在整个观测区域中,各个传感器节点将所探测到的有用信息通过初步的数据处理和信息融合后传给用户,数据传送的过程是通过相邻的节点接力传送的方式传送回基站。无线传感器网络是新一代的传感器网络,具有非常广泛的应用前景,各国都非常重视无线传感网络的发展,IEEE正在努力推进无线传感网络的应用和发展,波士顿大学还创办了传感器网络协会(sensor network consortium),美国技术评论杂志在论述未来新兴十大技术时,更是将无线传感器列入其中。在“中国未来20年技术预见研究”中共157个技术课题,其中7项式直接论述传感网络的。本
18、文主要研究具有近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、大容量、高可靠度、高安全性的无线传感器网络新技术ZigBee技术,并给出CC2430的硬件设计,协议栈的实现,路由算法的流程,以及协议栈各层的详细介绍。1.2 ZigBee技术1.2.1 ZigBee技术的发展蜜蜂在发现花丛后会通过一种特殊的肢体语言来告知同伴新发现的食物源位置等信息,这种肢体语言就是ZigZag行舞蹈,是蜜蜂之间一种简单传达信息的方式。借此意义Zigbee作为新一代无线通讯技术的命名。简单的说,Zigbee是一种高可靠的无线数传网络,类似于CDMA和GSM网络。Zigbee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的
19、75m到几百米、几公里,并且支持无限扩展。ZigBee是一种新兴的短距离,低速率无线网络技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。它此前被称作“HomeRF lite”或“FireFly”无线技术,主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们之间的通信效率非常高。2002年下半年,英国Invensys公司,日本三菱电子,Motorola和Philips等国际知名的大公司宣布加入ZigBee联盟,该联盟已有好几百家成员企业,并仍在发展壮大。1.2.
20、2国内外的发展现状从2003年12月,CHIPCON推出业界第一款ZigBee收发器CC2420以来,各大半导体厂家可谓百家争鸣,先后推出许多款ZigBee收发芯片,其中仍然以CHIPCON最受关注。2004年12月,推出全球第一个IEEE 802.15.4/ZigBee片上系统(SoC)解决方案-CC2430无线单片机,该款芯片内部集成了一颗增强型的8051内核以及业内性能卓越的ZigBee收发器CC2420。2005年12月,CHIPCON再接再厉,推出内嵌定位引擎的ZigBee/IEEE 802.15.4 解决方案CC2431。2006年2月TI公司收购CHIPCON公司,以壮大其在RF
21、行业的龙头地位。之后TI在发布的ZigBee收发器以及无线单片机上进行不断的修订,也陆续开发出具有针对性的开发系统,并于2006年10月把其自身的MSP430处理器用于对于ZigBee收发器的控制。2008年2月,推出第二代ZigBee/IEEE 802.15.4收发芯片CC2520 ,2008年4月推出ZigBee协处理器CC2480,2008年6月推出2.4G放大芯片CC2591。 对于ZigBee的协议栈,2004年12月ZigBee 1.0标准(又称为ZigBee2004)敲定,之后于2005年9月公布并提供下载。于2006年12月进行标准修订,推出ZigBee 1.1版(又称为Zig
22、Bee2006)。ZigBee 1.1较原有ZigBee 1.0作了若干修改,例如新增ZCL(ZigBee Cluster Library)、群化式装置(Group Device)、多播(Multicast)功效、直接透过无线方式(Over The Air;OTA)进行组态配置,此外也移除了KVP(Key Value Pair)的信息格式。 然而ZigBee 1.1依然无法达到最初的理想,此标准又于2007年10月完成再次修订(称为ZigBee2007/PRO或ZigBee Pro或ZigBee2007),推出ZigBee Pro Feature Set(简称:ZigBee Pro)的新标准。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 Zigbee 无线 路由器 设计
链接地址:https://www.31ppt.com/p-4027480.html