Zigbee技术的特点、产品及其应用浅析

作者：时间：2009-10-16来源：网络收藏

　　一.了解ZigBee

　　Zigbee是基于网络底层802.15.4的短距离数据通讯网络协议.在2002年成立的Zigbee联盟,当协议发展到2007版时,各层协议都已经趁于完善.Zigbee网络适用于区域范围内的网络覆盖,可通过网关等设备,与以太网/GPRS网络实现无缝连接,完美实现低成本远程监控等应用.

　　Zigbee具有以下特点:

　　①自动组网,网络容量大。Zigbee网络可容纳多达65000个节点，网络中的任意节点之间都可进行数据通讯。网络有星状、片状和网状网络结构。在有模块加入和撤出时，网络具有自动修复功能。

　　②网络时延短。Zigbee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3～10s、WiFi需要3s。

　　③模块功耗低,通讯速率低。模块最有较小的发送接收电流,支持多种睡眠模式,一个10AH的电池,在Zigbee水表中可使用8年.Zigbee通讯速度最高可达250Kbps,适合用于设备间的数据通讯，不太适合用于声音、图像的传送。

　　④传输距离可扩展。举例DIGI的XBEE增强型模块，相邻模块通讯距离可达1.6Km,有效距离范围内的模块自动组网,网络中的各节点可自由通讯,这样传输距离得到了扩展.

　　⑤成本低。Zigbee模块工作于2.4G全球免费频段,故只需要先期的模块费用,无需支付持续使用费用.若采用丰宝代理的DIGI公司的Zigbee模块,则可无需再次开发,通过TTL的RX,TX便可进行数据发送接收,大量减少了产品开发周期,获得了更好的市场先机.

　　⑥可靠性好,安全性高。Zigbee具有可靠的发送接收握手机制,可靠地保证了数据的发送接收,另Zigbee采用AES128位密钥,保证数据发送的安全性。

Zigbee与其它技术的简单比较

　　市面上Zibee产品当前主要有三种:

　　1.Zigbee模块,所有与Zigbee相关的设计都已经做好了,客户通过接口发送接收数据,并可使用模块多种附加功能,如远程的A/D,I/O自动监测功能,I/O输出功能等.使用这种产品的优势是:使用简单,开发周期短,已验证的应用协议使保证了通讯可靠性.如DIGIXBEEmodule.

　　2.ZigbeeRFIC+MCU,提供Zigbee协议栈.使用这种产品的优势就是成本相对较低,劣势就是需要熟悉Zigbee架构,调用底层协议,所以开发周期长,需要有高频电路设计经验.如TICC2420+MSP430.

　　3.内含RF的MCU,优势成本低,电路设计相对较少.劣势是需要熟悉Zigbee底层协议,开发周期长.如FreescaleMC1322X.

　　二.DIGI的Zigbee产品介绍:

　　下面以DIGI的产品为例，作应用举例分析。在分析前，先对DIGI的产品作一下介绍。DIGI的Maxstrem产品按组网方式分,主要有二种：

　　⑴．点对多模块,支持有效距离范围里的模块数据通讯,优点:网络延时短,网络设置简单.

　　⑵．组网模式:Zigbee2007Zigbee2006DIGIMESH。有效距离范围里同设置的模块会自动加入到网络里,并可与网络中的任意模块进行数据通讯.优点是:模块自动组网,这样距离可得到扩展.

　　所有模块都有普通型(室外明视距离100M)和增强型(室外明室距离1.6KM)两种.若需要距离更远的模块,还可以选用DIGIXtend产品(距离最远达64KM).
模块优势:

　　1.是可支持多种协议的平台,

　　2.功耗低.发送接收电流小,支持多种睡眠方式.定时唤醒,管脚唤醒等.

　　3.多种模块附加功能供客户使用.如多路10位A/D,I/O输入输出功能,I/O变化监控并发送功能,支持远程和本地的监控.

　　4.可靠的数据发送接收.具有重发,加密等多种机制.

　　5.使用简单,开发时间短.通过TTL的TX,RX来发送接收数据.通过命令等远程监控.

值得一提的是,DIGI还在Zigbee协议基础上,做了更实用可靠的DIGIMESH协议,缩短了网络延迟,提高了路由冲突损坏等问题时的网络通讯可靠性.与Zigbee的协调器路由器终端的结构不同,DIGIMESH网络中各点都是对等的,简化了网络,除可完成Zigbee一样的卓越通讯功能外,还支持网络中模块的同步睡眠与唤醒,为低功耗解决方案首选.

　　三Zigbee应用

　　Zigbee+GPRS实现大范围的远程监控:

　　如ZigBee农业灌溉系统:

　　可通过以太网或手机等移动设备,往GPRS网络发送控制命令,使大棚内的作物生长在适宜的温湿度下.XBEE+MCU,监控棚内温湿度等信息,并实时通过网络发送到与GPRSDTU(GPRS终端,可使用WD2001)相连的XBEE模块,模块收到数据后通过串口发送到GPRSDTU,通过网络发送到指定的GPRS接收设备.可以是手机或电脑等设备.移动设备也可以通过网络,将控制命令发送到GPRSDTU,GPRSDTU(可使用WD2001)接收到命令,通过串口线将数据发送到XBEE模块,传送到指定大棚内,开启相关设施.因要考虑功耗等原因,推荐使用可运行DIGIMESH同步睡眠唤醒功能的XBEE模块.

Zigbee农业灌溉系统