zigbee测试与协议分析.doc

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1、无线通信在嵌入式系统中的应用讲座（28）ZigBee测试与协议分析1.1前旨ZigBee协议栈包括物理层协议［IEEE802.15.4］和上层软件协议［ZigBee2007（以及其他的ZigBee网络协议）］,本文将从这两方面来了解这些协议，通过介绍如何捕获，如何理解关键参数,使得我们得以深层次剖析ZigBee技术，有了这些本质性的认识,对于分析解决无线产品应用问题，会有很大的帮助。1.2物理层分析ZigBee的物理层为IEEE802.15.4标准所规定，定义了ZigBee底层的调制编码方式，这些规

2、约大多是芯片设计者需要关心的，对于应用开发来说，我们更关心的是衡量一个芯片一个射频系统好坏的一个参数，在过去的文章中，我们了解过了输出功率，接收灵敏度和链路预算等参数，这一次我们更深入的去了解一个调制质量的参数：EVMoEVM指的是误差向量（包括幅度和相位的失量），表征在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差，如图1所示，从EVM参数中，我们可以了解到一个输出信号的：■幅度误差；■相位误差。标准信号图1矢量误差EVM示意图EVM是衡量一个RF系统总体调制质量指标，定义为信号星座图上测量

3、信号与理想信号Z间的误差，它用来表示发射器的调制精度，调制解调器、PA、混频器、收发器等对它都会有影响。D:Ch1OQPSKSym$/Err$OffsetEVM=290.23EVM=27248MagErr=205.00PhaseErr«2.2010FreqErr=-9.4570IQOffset=-57.464QuadErr=209.48deg缶dBmdeg626.6745609•616.57•36951dlatatatpk冰pk冰谡％mmmmsy^sy^43064306Rho=0.99851Gain

4、Imb=0.01dB图2EVM数据和眼图了解完这个参数之后，我们看看实际测试中，是如何获取EVM参数的。ZigBee物理层的测试，在产品研发、生产和维护阶段，分别使用以下三种仪器测试：1.产品研发阶段要测量EVM参数，需要使用带协议解析的频谱仪，最好是自带相应协议插件的仪器i,可以使川安捷伦PXAN9030A频谱分析仪+8960B插件［选配了ZigBee分析插件］。这些仪器可以测试出ZigBee调制信号的星座图，实时数据和眼图等信息，在芯片级开发过程中，需要考量高频电容电感以及滤波器等的单个及组合性

5、能，特别需要注意的是ZigBee信号的临道抑制参数，利用PXAN9030A的高分辨率，可以查看点频的带外信号，这些细节在更换射频器件供应商时，需要仔细测量，一般数字电路抄板比较容易，因为器件性能的影响不是很大，只要值和封装对了就可以，但是射频前端的设计上，即使原样的封装、容值和感值，供应商不一样，射频参数也是不一样的，板材的选用也极大的影响着阻抗匹配，因此复制和再开发都有较大难度。合格的测试工具,加上有质量保证的射频器件供应商资源，方能真正具备RF设计能力。图3安捷伦PXAN9030A1.批量生产阶

6、段在批量生产中，不可能将实验室的研发测试仪器搬到工厂，因此，需要便携小巧的测试设备，这时可用罗德与斯瓦茨公司的热功率探头，如NRP-Z22,做一个2.4Ghz的输出功率测试，保证能够输出公差允许的功率信号即可，因为在生产中，射频器件的焊接不良、馈线连接头的接触不良，都会造成输出功率的下降甚至消失。需要注意的是，探头非常容易被静电损坏，必须要带上防静电手套进行操作，返修过程如需要经过德国，则时间长，经费也不便宜，不是很严重的损坏倒是可以在深圳维修中心处理。图4罗德斯与瓦茨公司NRP-Z222.应用中在

7、现场出现问题时，ZigBee节点已经安装到现场，不能挨个拆下来测试，并且周围的电磁环境也是没办法在单个节点上检测到，这时就需要手持式的频谱仪进行现场勘查了，例如安捷伦公司的N9912A手持式频谱仪。使用该频谱仪，可以完成无线系统设计初期的现场勘查工作,检测现场各个地点是否有异常电磁干扰，对于ZigBee来说，当然是检测是否有持续的WIFI信号干扰了。同时，更为详细的现场勘查，还包括在定点进行数据发送，预期覆盖点进行信号强度分析，以实地评估墙体等障碍物的信号衰减，在已经架设好的ZigBee网络中，也可

8、以检测信号覆盖，数据通讯是否止常等。图5安捷伦公司的N9912A除了以上三种场合的测试外，在调试时要用到的还包括具备信号录制功能的信号源，将接收到的ZigBee信号录制下来，以不同的输出功率进行“播放”，以测试模块的接收灵敏度，在必要的情况下，还需要专业的误码率测试仪，进行误码率测试。1-3应用层分析在具备合格的硬件基础上，应用工程师往往更关心的是，我这些数据发出來了没有？信号强度是多少？仅仅检测到有数据发送，但是不知道是谁发给谁的，也不行，因此，在应用层的分析上，需