高性ZigBee网络主控制器的研发

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近年来,各种无线通信技术迅猛发展。ZigBee技术作为一门新兴的短距离无线通信技术,具有低功耗、低速率、低成本、低复杂度等特点,在工业控制器、智能家居和远程监控等领域得到广泛的应用。与其他现有的各种无线通信技术相比,ZigBee技术的低功耗特点解决带电池节点长期工作问题,低速率特点能够满足对一般数据容量的要求,低成本特点使其更具有市场竞争力,ZigBee技术已经成为无线通信技术的研究热点之一。在ZigBee网络中,有协调器、路由器、终端节点三种不同的逻辑类型。在一个ZigBee网络只允许有一个ZigBee协调器。对于小型ZigBee网络应用系统,ZigBee网络的信息管理直接由协调器处理,但是对大容量节点的ZigBee网络中,由于这协调器担负了很多任务,协调器的性能无法胜任ZigBee网络的数据处理,从而在很大程度上限制了ZigBee系统应用。在ZigBee网络的应用中,一般根据系统的需要,选择合适的ZigBee网络主控制器。在众多的监控管理系统中,经常会选用PC机作为系统的硬件,如门禁系统、视频监控系统等。但是自微处理器的问世以来,嵌入式系统得到了飞速的发展。嵌入式系统的广泛应用于工业控制、信息家电、家庭智能管理、环境工程等领域。  本文首先介绍了ZigBee技术及其国内外发展现状和趋势、ZigBee网络主控制器的作用和本课题的研究意义。然后介绍ZigBee技术的特点,并提出ZigBee网络主控制器与协调器的通信接口设计及实现。接着介绍基于CC2530 ZigBee节点的硬件设计,并深入ZigBee协议栈ZStack详细介绍其工作原理,并介绍ZigBee网络中协调器、路由器、终端节点的在ZStack的工作流程。接着介绍提出ZigBee网络主控制器管理ZigBee网络的设计方案,并详细介绍移植嵌入式Linux系统到ZigBee网络主控制器过程和ZigBee网络主控制器应用程序设计。最后通过实验测试ZigBee网络主控制器功能能够实现管理多节点的ZigBee网络。
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