硬件组成及设计 - 基于EM250技术的ZigBee无线传感器网络解决方案

　　硬件组成及设计

　　EM250集成了MCU、射频收发器、内存以及通信端口，只需要极少的外围元器件就可构成ZigBee网络节点硬件，以作为全功能设备、简化功能设备以及协调器参考设计功能模块见图2

　　外围元器件包括：射频不平衡到平衡转换器（RF BALUN 50/200Ω）、谐波滤波、晶振与负载电容构成的振荡器、电源去耦电容电路、电源板阻容滤波、上拉和下拉电阻、异步复位信号的阻容滤波、谐波滤波的输出端外接的 50Ω非平衡天线等

图五

　　网络节点采用Future技术设备公司USB转UART芯片FT232R作为与PC通信接口FT232R无须编程即可完成USB协议到RS232串口通信协议的转换，FT232R驱动可以支持在以PC端建立起虚拟通信端口（VPC），VPC驱动将完成USB信号与RS232信号的自动转换系统的电源可由3～3.3V直流源提供或由USB接口5V电源经FT232R转换为3.3V电源提供，3～3.3V直流源可以是电池或AC/DC变换器两种电源可由跳线来进行选择

　　系统的软件设计

　　一个ZigBee只能有唯一的协调器，其主要功能是初始化及维护整个ZigBee网络，其维护着所有直接连接的节点及未直接连接但允许加入网络的节点的表，加入到此ZigBee网络的设备必须得到协调器的批准协调器需要不间断地监听其他节点加入或退出网络请求及消息，在不发送消息时就需进入接收状态，因此协调器不能进入“睡眠”模式典型的协调器软件功能模块设计见图3

　　ZigBee网络中的路由器为全功能设备，它完成各个全功能设备、简化功能设备、协调器等节点间数据的路由，是构建网络结构ZigBee网络所必须的，同协调器一样，全功能设备也维护着网络中节点的相关信息表，且由于它必须连续不断的监听路由消息，所以也不可进入“睡眠”模式全功能设备的软件功能模块设计见图4

　　简化功能设备是ZigBee网络的终端设备，它可以同协调器和路由器进行通信，但不能作为中间路由器，RFD可以进入睡眠模式，以减少功率消耗，大大延长电源使用时间

　　在简化功能设备进入睡眠模式时，相邻的协调器或路由器会缓存发送它的相关数据在退出睡眠模式时，它会向相邻的协调器或路由器询问是否有发送到它的数据，相邻的协调器或路由器则返回是否有其数据包的响应简化功能设备在处理完发送到它的数据后，可重新进入睡眠模式简化功能设备的软件功能模块设计见图5

　　各节点的管理可采用超级终端拨号到相连的单个节点或用统一的集中网络管理界面来完成集中网络管理界面安装于与协调器相连接的PC，用于用户同ZigBee网络进行交互，主要功能有网络拓扑显示、节点状态显示、节点数据、告警信息、网络日志等

　　小结

　　ZigBee无线传感器网络具有广泛的应用前景，已越来越得到业界的重视并逐步开始广泛应用基于EM250实现的ZigBee无线传感器网络具有实现简易、方便，同时利用Ember的InSight集成开发环境，可快速地进行系统的开发、调试、编译，具有很强的实际应用价值