¿Cuáles son las ventajas de la tecnología ZigBee? Introducción detallada a las funciones del sistema ZigBee.
La dirección de aplicación de la tecnología ZigBee está dirigida a la domótica, la automatización de edificios, aplicaciones de sensores, etc. El módulo de comunicación de red inalámbrica del sistema utiliza CC2430, que es una verdadera solución COMS de sistema en chip (SoC) que puede mejorar el rendimiento y cumplir con los requisitos de bajo costo y bajo consumo de energía de las aplicaciones de banda ISM de 2,4 GHz basadas en ZigBee. . También contiene un núcleo transceptor de radiofrecuencia DSSS (Espectro ensanchado de secuencia directa) y un controlador 8051 de grado industrial, compacto y eficiente. El módulo de transmisión de datos inalámbrico utiliza el módulo DL6200. Los usuarios solo necesitan tener conocimientos familiares de comunicación en serie para comunicarse a través de la red GPRS.
1 Ventajas técnicas de ZigBee
Las ventajas técnicas de ZigBee se muestran en los siguientes aspectos:
(1) Ahorro de energía. Debido al ciclo de trabajo corto, el bajo consumo de energía para enviar y recibir información y la adopción del modo de suspensión, la tecnología ZigBee puede garantizar que 2 baterías AA puedan soportar un uso de entre 6 meses y aproximadamente 2 años. El consumo de energía correspondiente a diferentes aplicaciones es naturalmente diferente.
(2) Confiable. La tecnología ZigBee adopta un mecanismo para evitar colisiones y reserva espacios de tiempo dedicados para servicios de comunicación que requieren un ancho de banda fijo para evitar competencia y conflictos al enviar datos. La capa MAC adopta un mecanismo de transmisión de datos totalmente confirmado y cada paquete de datos enviado debe esperar la información de confirmación del receptor.
(3) Bajo coste. El módulo es económico y el protocolo ZigBee no tiene patente.
(4) Breve retraso. Optimizado para aplicaciones sensibles a la latencia, la latencia de comunicación y la latencia de activación desde el estado de suspensión son muy cortas. El valor típico del retraso de búsqueda del dispositivo es de 30 ms, el valor típico del retraso de activación del modo de suspensión es de 15 ms y el valor típico del retraso de acceso al canal del dispositivo activo es de 15 ms.
(5) Los ajustes de comunicación del nodo son fáciles de configurar.
(6) Gran capacidad de red. ZigBee puede adoptar redes de estructura de estrella, malla y árbol, y puede conectarse a través de cualquier nodo para formar una estructura de red más grande. En teoría, puede conectar hasta 64.000 nodos. Una red ZigBee puede albergar hasta 254 dispositivos esclavos y un dispositivo maestro, y pueden existir hasta 100 redes ZigBee simultáneamente en un área.
(7)Seguridad. ZigBee proporciona funciones de autenticación y verificación de la integridad de los datos y el algoritmo de cifrado utiliza AES-128. Al mismo tiempo, cada aplicación puede determinar de manera flexible sus atributos de seguridad.
(8) Versatilidad global y total apertura. El protocolo estándar ZigBee facilita la comunicación entre dispositivos ZigBee.
2 Características técnicas del CC2430
El chip CC2430 continúa la arquitectura del chip CC2420 anterior e integra el front-end de radiofrecuencia (RF) ZigBee, la memoria y el microcontrolador en un solo chip . Utiliza una MCU de 8 bits (8051) con memoria flash programable de 128 KB y RAM de 8 KB. También contiene conversión de analógico a digital (ADC), varios temporizadores (Timer), coprocesador AES-128 y temporizador de vigilancia (Watchdogtimer). ), temporizador de modo de suspensión de oscilador de cristal de 32 kHz, circuito de reinicio de encendido (PowerOnReset), circuito de detección de caída de tensión (BrownOutDetection) y 21 pines de E/S programables. El chip CC2430 utiliza un proceso de 0,18 mCMOS en los modos de recepción y transmisión, el consumo de corriente es inferior a 27 mA y 25 mA respectivamente. El modo de suspensión y la transición ultracorta al modo activo del CC2430 son particularmente adecuados para aplicaciones que requieren una duración de batería muy larga.
3 Módulo de transmisión de datos GPRS DL6200
El hardware central del módulo DL6200 está diseñado y producido utilizando chips GPRS producidos por fabricantes de productos de comunicaciones móviles de renombre mundial y tiene una alta confiabilidad. Cuando utilice DL6200, solo necesita estar familiarizado con los conocimientos de comunicación en serie para comunicarse a través de la red GPRS.
No hay necesidad de preocuparse por la parte del circuito de radiofrecuencia del módulo (que utiliza la red pública del operador de telefonía móvil) y las conexiones de hardware relacionadas, no hay necesidad de preocuparse por el conjunto de comandos AT, todas las operaciones relacionadas con la respuesta AT las completa el; Módulo DL6200 dentro del módulo; no hay necesidad de preocuparse por el protocolo TCP/IP y el conocimiento relacionado de la red de interconexión: dado que el módulo GPRS se basa en el método de comunicación de la red de interconexión, debe tratar con la red de INTERNET durante su uso. Todo el intercambio de información con la red se completa automáticamente internamente mediante el módulo DL6200 sin la participación del usuario; no es necesario que el usuario tenga una dirección IP fija y tiene dos formatos de transmisión: formato y transmisión transparente, tiene modo de trabajo general y modo de trabajo de ahorro de energía; se puede conectar directamente a varios software de configuración sin un controlador dedicado; admite transmisión de datos pasiva tipo bus.
4 Estructura del sistema y principio de funcionamiento
4.1 Estructura y función del sistema
El sistema consta de dos partes: la red externa y la red interna. La red externa está compuesta por un módulo de transmisión de datos GPRS y una PC. La información se puede transmitir entre los dos a través de TTL\RS232\RS485. El sistema utiliza la interfaz a nivel de computadora host como TTL.
La intranet consta de un PC y un módulo de comunicación de datos inalámbrico ZigBee, que se conectan a través de un puerto serie. La red ZigBee consta de tres partes: coordinador, enrutador y equipo terminal. Los coordinadores y enrutadores se denominan dispositivos FFD de función completa y los dispositivos finales se denominan dispositivos RFD de función reducida. Dado que el equipo del sistema es relativamente simple, adopta un método de conexión en red en estrella y considera los sensores de ventanas, sensores de puertas, etc. como dispositivos terminales y el módulo inalámbrico ZigBee como coordinador. El sistema tiene una estructura simple, por lo que no se requiere enrutador. . Como se muestra en la Figura 3.
(1) El usuario envía un comando de mensaje de texto al módulo de transmisión de datos GPRS DL6200 a través del teléfono móvil GSM externo. Después de recibir el comando, el DL6200 interpreta el comando. Una vez completada la explicación, se envía al módulo de comunicación inalámbrica ZigBee CC2430 en la intranet. El módulo envía el comando al dispositivo terminal correspondiente. El dispositivo terminal realiza las acciones correspondientes después de recibir el comando.
(2) Después de recibir el comando, el dispositivo terminal primero tomará las acciones correspondientes y responderá a la capa superior y, en segundo lugar, transmitirá los datos requeridos por la capa superior al dispositivo de la capa superior a través del módulo CC2430. . El dispositivo de capa superior recibe la información del dispositivo terminal y la envía al teléfono móvil del usuario en forma de mensajes de texto a través de DL6200.
(3) Cuando hay una respuesta de interrupción, como un ladrón en la casa y se activa el dispositivo de alarma, el dispositivo terminal enviará un mensaje al usuario lo antes posible para indicar la alarma.
4.2 Diseño del hardware del sistema
DL6200 no necesita preocuparse por el conjunto de instrucciones AT. No es necesario preocuparse por los protocolos TCP/IP ni los conocimientos relacionados con las redes de interconexión. Todo el intercambio de información con la red se completa automáticamente mediante el módulo DL6200. Conectado directamente a varios software de configuración, no se requiere controlador especial. Estas características del DL6200 facilitan el diseño del hardware. Su RXD y TDX deben conectarse a RX y TX de ZigBee para enviar y recibir datos.
4.3 Diseño del software del sistema
El software del sistema completa principalmente la recopilación y el envío y recepción de datos a través de la operación del protocolo de red ZigBee, incluida la inicialización, el diseño del programa de transmisión y recepción y el monitoreo de señales de alarma. , procesamiento y ejecución de instrucciones de control remoto, etc.
El envío y recepción del sistema utiliza la función de envío PingPang
5 Conclusión
El módulo inalámbrico ZigBee tiene las ventajas de bajo consumo de energía y bajo costo, y puede cumplir con la tasa de transmisión requerida por las personas. Dadas las circunstancias, se popularizará en todos los hogares en un futuro próximo. Además, el uso de redes inalámbricas elimina la carga de redecorar. Al utilizar la red inalámbrica ZigBee, puede agregar o reducir sus nodos en cualquier momento y tiene la capacidad de autoorganizar la red. Por tanto, el nivel económico de los bienes y la facilidad de la tecnología se han convertido en condiciones inevitables para el desarrollo.