《嵌入式系统开发》课程设计
5 系统特点
ZigBee底层采用了直扩技术，如果采用非信标模式，网络可以扩展得很大，因为不需同步而且节点加入网络和重新加入网络的过程很快，一般可以做到1秒以内，甚至更快。
5.1 低成本、易操作
传统的音乐盒需要手动来在上面进行操作，这对于现如今许多时尚的年轻人来说，极大地影响了他们使用音乐盒的欲望，即使音乐盒确实很有趣，但是还不能够让他们很钟爱。本音乐盒采用领先的 ZigBee 无线通讯技术和创新的方式，无需到音乐盒上操控，也无需在传统的音乐盒上有太大的改变，只需在音乐盒中最小系统中加一个接口，安装后就可实现对音乐盒的功能的近距离遥控。
5.2 自组网，免调试
本音乐盒采用了 ZigBee 网状网络结构，使无线信号可以在音乐盒上传输，从而使得信号传输不受点与点之间的距离局限而覆盖整个屋子。音乐盒的系统构建无需调试，系统上电自动组网，任何新加入的设备都能够自动加入网络，无需额外配置[13]。
5.3 高可靠，易维护
本音乐盒系统各个节点设备均配置独立的 CPU 和存储器，配置信息均保存在节点设备上，即系统中任何一个节点出现故障，只是与该模块相关的功能失效，而不影响其他节点的正常运行，既有利于快速故障定位，又提高了音乐节系统的容错水平。
5.4 随时随地的多种控制方式
本系统多种集中控制方式，包括机械开关、遥控器、智能手机、智能 Pad 等，
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用户可以根据自身情况和应用的场合自由选择控制的方式。iPhone、iPad 以及 Android 手机只需下载安装控制软件，通过简单设置即可实现对音乐盒系统的控制和管理。
5.5节点结构
ZigBee采用透明传输的方式，由客户发送控制指令，从节点设备接收指令，并执行相应的动作以及反馈执行后的状态，降低了ZigBee集成带来的可靠性风险。ZigBee配有的ZigBee 模块，可实现控制模块之间的无线组网。从节点选用高性能双串口 8位单片机 STM8S105k，存储器有 EEPROM 芯片 AT24C02组成。每个从节点配有 ZigBee 无线通信模块与网关连接，实现命令控制和数据的传输。从节点硬件结构如图 4 所示。
图4.1 从节点硬件结构
5.6无线节点模块硬件组成
ZigBee无线网络节点采用TI的CC2530处理芯片。CC2530芯片满足频率为2.4GHZ ISM波段的应用对低成本、低功耗的要求; 能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制和网络协议自动形成转发监测数据的无线自组织网络系统; 此外，ZigBee协议提供了数据完整性错误检查，并采用通用的AES-128加密算法，具备了高保密性[14]。CC2530模块内部集成了存储模块、处理器模块和无线通信模块.
继电器模块和电压模块都含有ZigBee无线网络节点，均由能量供应模块、处
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理器模块和传感器模块组成。其结构如图 5 所示
图4.2 无线传感器节点模块组成
能量供应模块 传感器模块 处理器模块 无线通信模块 存储模块 5.7本章小结
本章从ZigBee无线网络出发构成的系统出发，分析了系统的各种特点，这些特点可以为ZigBee无线传感提供很大的优势。
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6 功能分析
在嵌入式linux系统中，通过各个无线收发模块功能的不同，例如人体感应和振动感应等，再提取传感器信息，并将提取到的信息存储起来然后在终端上显示出来。
6.1 ZigBee无线通讯协议
终端节点的软件主要实现以下功能：
(1)数据采集功能：采集各个传感器的输出信号并进行数据分析存储。 (2)数据显示功能：能够在LCD上将采集处理后的传感器数据实时显示，每个不 同类型的传感器构成一个单独的节点，并显示当前环境下温度(℃)、湿度(RH)和有无人体感应。
(3)数据传输功能：采用标准的MODBUS协议通过上位机修改系统参数。 (4)与无线模块通讯：单片机将要发送的数据以特定的波特率通过串口送到无线 模块发送。
ZigBee无线通讯协议程序流程图如图6.1所示。
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开始初始化硬件初始化软件配置建立网络是给节点配置地址是否有节点加入网络否有待处理事件否否处理事件
图6.1 ZigBee无线通讯协议程序流程图
6.2 ZigBee无线控制流程图
6.2.1 ZigBee无线控制显示温湿度、人体感应
无线温湿度传感器内置高精度温度、湿度传感器，采集数据后可通过Zigbee无线自组织网络的通信方式，将温湿度数据上报至协调器。该产品采用电池供电，工作时间长，数据测量准确，误码率低，安装简单、无需布线，移动方便、随处组网，特别适合大面积部署，体现了目前温湿度监控无线化、网络化的前沿技术。