基于ZigBee的无线传感器网络技术研究

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1、上海大学硕士学位论文摘要随着半导体技术、传感器技术、嵌入式技术以及通信技术的飞速发展，具有感知、计算、存储和通信能力的无线传感器网络在工业现场监控、楼字自动化、家用和公共安全监控等领域具有广阔的应用前景。无线传感器网络作为一种嵌入式设备能够实时监测、感知和采集网络分布区域内被监视对象的各种信息，处理后再发送给观察者。但是，对于采用有线传感器网络的分散测控系统，由于线路铺设和维护成本较高，且现场装置空间位置不固定，通过电缆引出信号变得不可靠，甚至不可能，而新型的短距离无线通信技术能为问题的解决提供技术手段，在这些场合显示出它的优越性。由于蓝牙、Wi．Fi、UWB等

2、其它短距离无线通信技术协议复杂、成本高、耗电等，在各个领域的推广应用遇到较大的困难。zigB∞是近年来新出现的双向无线通信技术，其物理层和数据链路层由IEEE802．15．4工作组制定，而网络层和应用层则是由ZigBee联盟负责制订。zigBee技术具有近距离、低功耗、低速率、低成本等优点，弥补了其它无线短距离协议在一些应用场合中的不足之处。本文在分析比较几种短距离无线技术的基础上，选用zigB∞技术实现嵌入式系统现场级数据收集与传输。文中研究了无线传感器网络的组成、应用、拓扑结构及节点结构等，深入分析了zigBee协议栈的物理层、媒体访问控制层、网络层、应用层

3、等各层协议。根据此协议栈和应用场合的需求研制开发了ZigB∞无线节点的硬件系统，采用32位ARM7CPU、CC2420Ziga∞模块构成，具有接口简单、功耗低、结构紧凑、稳定性好等特点。按照ZigBee协议栈和802．15．4协议用C编写了协议栈软件和调试应用程序，具有结构简明清晰、可靠性高、易维护、重用性好等优点。通过硬件和协议栈软件的调试，实现了子节点和根节点之间的星形网络通信，为实现基于zigBee技术的无线传感器网络提供了良好的软硬件平台。由这些模块组成的短距离无线通信网络可以在一些多功能、处理性能要求高的无线传感器网络的应用场合中得到实际价值。关键词：

4、Zig,Bee：无线传感器网络：IEEE802．15．4；CC2420；无线定位技术V上海大学硕士学位论文AbastractWiththerapiddevelopmentofinformationtechnologyincludingsemiconductortechnology,s廿lsortechnology,embeddedtechnologyandcommunicationtechnology,theusingofwirelesssensornetwork,whichcallapperceive,calculate，storeandcommunicate

5、，hasbeenwidelyusedinindustrialcontrolandmonitoring,buildingautomation,homeandsecuritymonitoring．Asonel【indofembeddedequipment,WirelessSensorNetworkCanbeusedinreal—timesupervising,apperceive，informationgathering，dealingwithandtransmiRingittotheobserver．Regardingthedistributedsystem,th

6、epositionsofsceneinstallmentsarenot矗xed．SOthecostoflayingelectricalcablesandmaintenanceishigh．Thewirelessshort-distancecorrespondencetechnologymaysolvethisproblem，SOit’Sadvantageisobviousinthesesc脚le．ZigBeeisanewglobalstandardforbidirectionalwirelessconnectivitywhichbuildsontherobust

7、radio(PHY)andmediumaccesscontrol(MAC)communicationlayersdefinedbytheIEEE802．15．4standard．AbovethisZigBeealliancedefinesnetworklayerandapplicationprofiles．ItisnowwidelyrecognizedthatstandardssuchasBluetooth、Wi—Fi、UWBalenotsuitedforlowpowerapplicationsinmanyareas，duetotheirhighnodecost

8、saswellascom