摘要：采用ZigBee協(xié)議組成無線網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計出可以自動接入該無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，使用了基于ZigBec技術(shù)的CC2530芯片和FPGA。摒棄了以往采用MCU控制CC2530的方式，對本身具有8051內(nèi)核的CC2530芯片進行更大限度地利用。詳細地論述了一種新型無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計方法，實現(xiàn)了可靠和高速的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，具有操作方便快捷、低功耗和便于移動的優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：ZigBec；CC2530；FPGA；無線網(wǎng)絡(luò)

引言
在當今的技術(shù)領(lǐng)域，使用ZigBee協(xié)議進行組網(wǎng)正趨向于成熟。使用ZigBee技術(shù)，可以簡單地組建一個廣泛適用、穩(wěn)定可靠的無線網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)由多個具有計算處理、無線通信、傳感技術(shù)以及控制能力的單節(jié)點構(gòu)成。ZigBee技術(shù)利用全球公用的公共頻率2．4 GHz，應(yīng)用于監(jiān)視、控制網(wǎng)絡(luò)時具有低成本、低耗電、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點多、傳輸距離遠等特點。無線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和要求的不同有著不同的種類劃分，在醫(yī)療、保健、化學(xué)處理和災(zāi)難救助等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。并且靜態(tài)節(jié)點和動態(tài)節(jié)點隨社會發(fā)展開始相互結(jié)合，使得整個網(wǎng)絡(luò)更加靈活。本文設(shè)計了一種無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，在靜態(tài)的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中能動態(tài)地作為一個節(jié)點參與組網(wǎng)，不再采用MCU控制以CC2530為主芯片的模塊的方式，而采用CC2530與FPGA相互傳輸控制；使用CC2530所具有的ZigBee協(xié)議進行互聯(lián)，實現(xiàn)一種新型的動態(tài)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計。

1 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與結(jié)構(gòu)
1．1 ZigBee協(xié)議
ZigBee是以IEEE 802．15．4無線標準為基礎(chǔ)開發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是IEEE第一種用于傳感器與制動器等監(jiān)測和控制應(yīng)用的開放無線標準。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由許多功能相同或不同的傳感器節(jié)點組成，而每個傳感器節(jié)點由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和控制、通信和電源4個模塊組成。節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中負責(zé)完成數(shù)據(jù)的采集、收發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)。作為ZigBee協(xié)議網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，需要有IBEE 802．15．4標準的PHY和MAC層，這兩層組成了控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)募軜?gòu)，ZigBee層架構(gòu)如圖1所示。

ZigBee在底層具有OSI模型開始的兩層架構(gòu)，物理層(PHY)定義了無線射頻特征，支持2種不同的信號：2450 MHz和868／91 5 MHz。本文使用的頻段在2．4GHz ISM。IEEE 802．1 5．4標準允許在這個全球頻段內(nèi)使用250 kbps的數(shù)據(jù)速率，還可以提供1 6個不同的信道。而介質(zhì)訪問控制層(MAC)負責(zé)相鄰設(shè)備間的單跳數(shù)據(jù)通信，它與網(wǎng)絡(luò)層連接，經(jīng)過相互協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)傳送來工作，也建立設(shè)備間的單跳數(shù)據(jù)通信的協(xié)調(diào)、關(guān)聯(lián)和安全。網(wǎng)絡(luò)層(NWK)支持的網(wǎng)絡(luò)拓撲有星型、樹型和網(wǎng)格型。應(yīng)用層則包括APS子層、ZDO和管理平臺以及應(yīng)用對象架構(gòu)。由ZigBee架構(gòu)可知它們的相互關(guān)聯(lián)：安全服務(wù)提供層(SSP)保護了應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)和介質(zhì)訪問控制層(MAC)，由此建立起了安全機制；而安全服務(wù)提供層(SSP)則是通過ZDO和管理平臺進行初始化和配置的，要求實現(xiàn)高級加密標準。
1．2 無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
ZigBee網(wǎng)絡(luò)由一個中心協(xié)調(diào)器(Coordinator)和多個路由器(Router)組成。路由器在網(wǎng)絡(luò)中為全功能節(jié)點(Full Function Device)，和選配的終端節(jié)點(End Device)一起組成了ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)。ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。