基于ZigBee的单片机无线通信系统实现

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1、基于ZigBee的单片机无线通信系统实现[导读] 近距离的无线通信技术近几年有很大的发展，其中WiFi(IEEE802.11)、蓝牙以及ZigBee是应用比较多的几种标准。这几种协议侧重点各有不同，相对于前面两者来讲，ZigBee由于其可靠性、低功耗及安全性等特性在无线传感 近距离的无线通信技术近几年有很大的发展，其中WiFi(IEEE802.11)、蓝牙以及ZigBee是应用比较多的几种标准。这几种协议侧重点各有不同，相对于前面两者来讲，ZigBee由于其可靠性、低功耗及安全性等特性在无线传感器网络(WirelessSensorNetwork)中得到了较为广泛的应用。

2、特别是用于医疗健康监测的可穿戴传感器(WearableSensor)领域发展的较为迅猛。国外对无线传感器技术研究较早，也已经有很多成熟的产品面世，如iMote2、TelosB、MicaZ以及WaspMote等。随着开源单片机系统开发平台Arduino的普及，基于ZigBee协议标准的XBee系列产品也日渐流行。本文主要针对XBee产品系列中的XBeeProZB，探讨了使用ZigBee协议进行单片机之间无线通信的方法。1ZigBee1)简介ZigBee是一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网(PAN)协议，这是一种短距离、低功耗、低成本的通信技术。它由ZigB

3、ee联盟制定，主要适合于短距离无线数据传输，可以构成一个无线传感器网络。ZigBee基于802.15.4，它在802.15.4所规定的物理层和媒体访问控制层的上面添加了自己的网络层、应用层和安全服务规范。在ZigBee协议中，根据设备的通信能力，可分为全功能设备(FFD))和精简功能设备(RFD);根据设备的功能，可以分为协调器(coordinator)、路由器(router)和终端设备(end—device)3种逻辑设备。协调器是一种FFD设备，它是网络的中心节点，负责网络的启动和配置。一个网络中只允许有一个协调器，当整个网络启动和配置完成后，它的功能就相当于一个路由

4、器。路由器也是一种FFD设备，它主要负责维护网络的路由信息，并转发消息到其他设备，扩展信号的传输范围。终端设备可以是FFD设备或RFD设备，它具有加入和退出网络的功能，并能接收和发送报文，一般连接传感器设备，作为监测点，可睡眠或唤醒，因此可以用电池供电。基于ZigBee协议的产品很多，其中较为流行的是Digi公司的XBee，因而我们使用的也是Xbee系列的产品。2)XBee的配置XBee的产品种类比较多，不仅有基于ZigBee协议的，也有支持802.15.4以及蓝牙的，我们选用的是基于ZigBee协议的XBeeProZB。使用之前我们必须对XBee的相关参数进行设定，可

5、以到Digi的官方网站下载最新版的配置软件X—CTU，其基本界面如下：配置之前需将XBee通过USB口与电脑相连，运行X—CTU，在“PCSettings”中里选择XBee适配器映射出来的USB串口通信端口(USBSerialPort)，设置好波特率等参数，XBee模块出厂里默认的设置为9600b/s，这个一般不需要更改。点击Test/Query按钮，如果正常连接的话会出现一个显示Modem类型、固件版本以及序列号等信息的对话窗口，其中的序列号是这个无线通信模块的64位唯一硬件编号。完成测试后到配置软件的“ModemConfiguration”选项修改“PANID”等参

6、数并写入到XBee模块。PANID指的是两个或多个无线通信模块所构成的PAN(个域网)的ID编号，因此对于属于同一个网络中的XBee模块来说这个参数一定要相同。XBee本身只是一个无线的通信模块，虽然仅使用两个XBee本身也能够实现两个点之间的数据传输，但其只具有通信的功能，不具备什么控制能力，当需要扩展外部器件如传感器时几乎不太可能。为了增强整个系统的功能，最好把它连接到单片机上，我们选择开源单片机开发平台Arduino作为XBee模块的控制面板。用于Arduino扩展XBee的扩展板有很多种，也可以自己动手直接将XBee模块接到Arduino控制板上，不过存在一定的

7、风险。我们采用的是XBeeV5扩展板，市场价格大概在三十元左右。2将XBee连接到ArduinoXBee模块与AMuino之间其实就是通过串行接口(即TX和RX引脚)进行通信。对于简单的点对点通信来讲，只需要通过串行接口向XBee模块写数据就可以实现数据的发送;当XBee模块通过无线通道接收到数据时，通过读串行接口可以很方便地获得这些数据。用X—CTU软件配置好两个XBee模块的参数后，两个插上XBee模块的AMuino控制器就可以像有线RS232串口通信一样相互传送数据了。当然，如果要实现我们所期望的结果还需要给Arduino添加一个X