（精品）zigbee技术实用开发参考指南

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1、无线通信在嵌入式系统中的应用讲座(27)ZigBee技术实用开发参考指南1.1概述ZigBee技术发展了很多年，这项技术从实验室走向产业化的过程中，经历了很多变迁，国际间的技术推广、技术本身透过厂商产品的不同设计，以及最终用户根据应用需求对产品的特定需求，都在塑造着ZigBee技术的实用化形式，可以说ZigBee技术的发展，本身就是国际组织，各个科研机构，政府部门，嵌入式系统设计厂商以及无数的客户，共同参与绘制的一幅图画。本文站在ZigBee技术应用的第一线，关注ZigBee无线通讯系统设计中，用户最为关心的一些因素，之所以关注这些因素，一方面用户可以将本文看做应用ZigBee无线技术

2、参考指南，另一方面，我们又可以从中窥探到，用户需求对于ZigBee这项技术发展，特别是产品形式，起到的一个塑造力。1.2应用中的问题笔者在ZigBee模块研发与应用中，碰到不少的客户，咨询同样的问题，将这些问题汇总起来，我们不难看出，设计一个2.4G无线通讯系统，需要考虑的几个方面：l模块能传多远，能满足我的设计需要吗？这是一个不容易回答的问题，在标准流程的无线系统设计过程中，现场勘查与信道评估是项目开始之前的准备工作，无线通讯系统没有了信号线，空间成为了信道，我们知道不同材料的传播速度不一样，复杂的空间物体布局，便像一个材质混杂的导线，不了解现场情况，你没办法说从发射到接收之间，信号

3、衰减了多少，更无法评估无线信号传播距离，因此，信道评估应该在前期做好勘查，并让设计人员参与其中，做好勘查记录。得到现场的资料之后，要知道ZigBee模块是否能达到要求，我们还需要知道一些关于无线信号传输的一些基本知识，主要体现在以下三个方面。n无线信号衰减曲线如图1所示，信号在自由空间按照指数形式衰减，离发射源最近的1米内，通常会有40db的信号衰减，1米到10米又有20db的衰减，也就是说到达10米，即使空间中没有任何障碍物，输出功率也会由源的0dbm【1mW】，下降到-60dbm【1μW】，详细数据如表格1所示。无线能量【dbm】0-100-94-80-60-40-11401101

4、005001k5k离源的距离【米】产品应用笔记©2008GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.4n图1无线信号衰减曲线表格1无线信号自由空间衰减距离频率1m10m100m500m1km5km10km2.4GHz406080941001141205GHz476787101107121127n障碍物衰减除去自由空间，现场往往还有障碍物，不同材质的障碍物对于2.4G无线信号的衰减有一些经验参数，如表格2所示。表格2常用建材在2.4Ghz的衰减参数材料或物质2.4GHz频带衰减【dB】薄墙2-5厚墙6-12木门3-5混凝土墙10-20混凝土天花板20-40双层玻

5、璃窗25-35树丛2to4m10-15森林30to50m30-50n链路预算链路预算为发送功率和接收灵敏度的绝对值之和，它在某种程度上，体现了一个射频芯片的总体收发性能。以ZM2410模块为例，接收灵敏度-97db，发送功率6dbm(5mw），6+

6、-97

7、=103，ZICM2410芯片的链路预算为8+

8、-98

9、=106db，从芯片到模块，损耗了3db。对于ZM2410模块103dbm的链路预算，根据表格1和表格2的数据，我们可以知道，在一米之外，我们只剩下63db的链路预算，那么我们估算还可以穿透3-6堵钢筋混凝土墙。l对等网还是主从式网络在ZigBee应用当中，组网是一个需要仔细考

10、量的问题，用户需要考虑实际通讯需求，一般来说，对等网，也称MESH网络，既任何节点都可以向其他节点发送数据，每个节点都会帮助其他节点转发数据，应用简单，冗余性强，适合大多数应用。而对于实时性要求严格，且对于路由有特殊需求的客户，则应当使用主从式网络，区分出主机和从机来，由主机发起通讯，从机只做应答，采用轮询的方式进行交互，这样的实时性是最好的。对于主从式网络与对等网络，我们可以参照现有的传媒模式来做个对比，主从式网络好比传统的传媒，由电视台和报社派出记者，到现场采访，民众回答记者的问题，记者回到报社撰稿发布信息，而MESH对等网，则类似时下流行的微博，每个人都是一个微记者，参与对实事的

11、感知和信息采集发布，每个人也都作为一个转发者，路由传递信息。这两种组网方式，各有优缺点，在选择的时候，不妨横向用传媒的例子去对比，或许对于系统结构会有更深的理解。l二次开发还是拿来主义用户的应用千差万别，没有哪个模块能实现所有的需求，对于功耗需求严格，且功能较为简单的应用，可以考虑在内嵌MCU的单射频芯片当中，嵌入自己的应用，完成全部的功能，目前市面上的ZigBee产品应用笔记©2008GuangzhouZHIYUANElectronicsCO