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Zigbee知识点doc
第一章Zigbee概述
1、Zigbee是一种新式的短间隔、低速率无线网络技能,首要用于近间隔无线衔接。
2、Zigbee的特色是功耗低、本钱低、时延短、网络容量大、牢靠安全。
3、常见的Zigbee芯片有CC243X系列、MC1322X系列和CC253X系列。
4、常见的Zigbee协议栈有非开源(msstatePAN)协议栈、开源(freakz)协议栈和半开源
(Zstack)协议栈。
5、Zigbee软件开发渠道包含IAR、ZigbeeSniffer、物理地址修正软件以及其它辅佐软件。
6、Zigbee硬件开发渠道选用AltiumDesigner进行规划。
7、简述Zigbee的界说。
答:
Zigbee是一种近间隔、低复杂度、低功耗、低本钱的双向无线通讯技能。
首要用于间隔
短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间,进行数据传输(包含典型的周期性数据、
间歇性数据和低反应时刻数据)的运用。
(Zigbee的根底是IEEE802.15.4,可是IEEE802.15.4仅处理初级的MAC(媒体接入操控
协议)层和物理层协议,Zigbee联盟对网络层协议和运用层进行了标准化。
)
8、简述无线传感器网络与Zigbee之间的联系。
答:
从协议标准来讲:
现在大多数无线传感器网络的物理层和MAC层都选用IEEE802.15.4
协议标准。
IEEE802.15.4描绘了低速率无线个人局域网的物理层和媒体接入操控协议(MAC
层),归于IEEE802.15.4作业组。
而Zigbee技能是依据IEEE802.15.4标准的无线技能。
从运用上来讲:
Zigbee适用于通讯数据量不大,数据传输速率相对较低,本钱较低的便携或
移动设备。
这些设备只需求很少的能量,以接力的方法经过无线电波将数据从一个传感器传
到其他一个传感器,并能完结传感器之间的组网,完结无线传感器网络分布式、自安排和低
功耗的特色。
9、Zigbee技能特色:
低功耗、低本钱、大容量、牢靠、时延短、灵敏的网络拓扑结
构。
第二章Zigbee技能原理
1、Zigbee协议分为物理层、MAC层、网络层和运用层,其间物理层和MAC层由IEEE802.15.4
界说。
2、Zigbee有三种网络拓扑结构,别离是星型、树型和网状型。
3、物理层界说了物理无线信道和与MAC层之间的接口,供给物理层数据服务和物理层管
理服务。
4、MAC层供给MAC层数据服务和MAC层办理服务,并担任数据成帧。
5、网络层担任拓扑结构的树立和保护网络衔接。
6、Zigbee的运用层由运用支撑子层(APS)、Zigbee设备方针、Zigbee运用结构(AF)、
Zigbee设备模板和制造商界说的运用方针等组成。
7、简述MAC层帧的一般结构。
答:
MAC帧,即MAC协议数据单元(MPDU),是由一系列字段依照特定的次序排列而成
的。
规划方针是在坚持低复杂度的前提下完结在噪声信道上的牢靠数据传输。
MAC层帧结
构分为一般格局和特定格局。
一般格局:
三部分,MAC帧头(MHR)、MAC有用载荷、MAC帧尾(MFR)。
特定格局:
信标帧、数据帧、承认帧和指令帧。
(MAC帧头部分由帧操控字段和帧序号字段组成;MAC有用载荷由地址信息和特定帧的
有用载荷组成,MAC有用载荷的有用长度与特定帧类型有关;MAC帧尾是校验序列FCS)。
8、简述Zigbee网络层的功用。
答:
Zigbee网络层首要完结网络的树立、路由的完结以及网络地址的分配。
Zigbee网络层
不同功用由不同的设备完结。
其间Zigbee网络中的设备有三种类型:
和谐器、路由器和终
端节点,别离完结不同的功用:
和谐用具有树立新网络的才干;和谐器或路由用具有答应
设备参加网络或许脱离网络、为设备分配网络内部的逻辑地址、树立和保护街坊表等功用;
终端节点只需求有参加或脱离网络的才干即可。
9、Zigbee技能是一种低速数据传输速率的无线个域网,网络的根本成员称为设备。
依照各
自效果分为:
和谐器节点、路由器节点和终端节点。
和谐器:
整个网络的中心功用为树立、坚持和办理网络,分配网络地址。
路由器:
路由发现、音讯传输、答应其他节点经过它接入到网络。
终端节点:
数据收集或操控,不答应其他节点经过它参加到网络中。
10、Zigbee网络分为4层,从下向上别离为物理层、MAC层、网络层和运用层。
其间物理
层和MAC层由IEEE802.15.4标准界说,合称IEEE802.15.4通讯层;网络层和运用层由Zigbee
联盟界说。
11、Zigbee网络协议体系结构:
运用层包含三部分:
运用支撑子层、Zigbee设备方针和厂
商界说的运用方针。
网络层供给保证IEEE802.15.4MAC层正确作业的才干,并为运用层提
供适宜的服务接口,包含数据服务接口和办理服务接口。
IEEE802.15.4通讯层(MAC层和
物理层)。
12、数据服务接口的效果:
一是为运用支撑子层的数据增加恰当的协议头以便发生网络协议
数据单元;而是依据路由拓扑结构,把网络数据单元发送到通讯链路的意图地址设备或通讯
链路的下一跳地址。
办理服务接口的效果:
供给的服务包含装备新设备、常建新网络、设备恳求参加或许脱离网
络;答应Zigbee和谐器或路由器恳求设备脱离网络、寻址、路由发现等功用。
13、IEEE802.15.4标准满意国际标准安排(ISO)开放体系互联(OSI)参阅方法,它界说
了Zigbee的物理层和MAC层。
14、物理层所担任的功用:
作业频段的分配、信道的分配、为MAC层供给数据服务和为
MAC层供给办理服务。
15、物理层功用:
数据的发送与接纳、物理信道的能量检测、射频收发器的激活与封闭、空
闲信道评价、链路质量指示、物理层特色参数的获取与设置。
16、MAC层担任无线信道的运用方法,它们是构建Zigbee协议底层的根底。
其功用如下:
CSMA/CA拜访信道;PAN的树立和保护;支撑PAN网络的相关和免除相关;和谐器发生
网络信标帧一般设备依据信标帧与和谐器同步;处理和保护保证GTS;在两个对等MAC
实体间供给牢靠链路。
17、MAC层服务标准,MAC层包含MAC层办理服务(MLME)和数据服务(MCPS)。
MAC办理服务能够供给调用MAC层办理功用的服务接口,一同还担任保护MACPAN信
息库;MAC数据服务能够供给调用MAC公共部分子层(MCPS)供给的的数据服务接口,
为网络层数据增加协议头,然后完结MAC层帧数据。
18、CSMA/CA机制实践是在发送数据帧之前对信道进行预定,防止构成信道磕碰问题。
CSMA/CA供给两种方法来对无线信道同享拜访,其作业流程如下:
送出数据前,监听信道
的运用状况,坚持一段时刻后,再等候一段随机的时刻后信道仍然闲暇,送出数据;送出
数据前,先送一段小小的恳求传送RTS报文给方针端,等候方针端回应CTS报文后才开端
传送。
19、MAC子层详细功用:
CSMA/CA机制、PAN的树立和保护、相关和免除相关、信标帧。
20、Zigbee网络层的首要效果:
担任网络的树立、答应设备参加或脱离网络、路由的发现
和保护。
21、网络层内部由两部分组成,别离是网络层数据实体(NLDE)和网络层办理实体(NLME)。
网络层数据实体经过拜访服务接口NLDE-SAP为上层供给数据服务;网络层办理实体经过
拜访服务接口NLME-SAP为上层供给网络层的办理服务,其他还担任保护网络层信息库。
22、网络层协议数据单元(NPDU)即网络层帧的结构,在Zigbee网络协议中界说了两种
类型的帧结构,即网络层数据帧和网络层指令帧。
字节:
222110/80/80/1变长变长
帧控制
意图
地址
源地址
播送
半径域
播送
序列号
IEEE目
的地址
IEEE源
地址
多点传
送控制
源路由
帧
帧的有用
载荷
网络层帧报头
网络层的有
效载荷
23、Zigbee的运用层由运用支撑子层(APS)、Zigbee设备方针、Zigbee运用结构(AF)、
Zigbee设备模板和制造商界说的运用方针等组成。
24、Zigbee设备中运用方针驻留的环境称为运用结构(ApplicationFramework,英文简称
AF)。
在运用结构中,运用程序能够经过APSDE-SAP发送、接纳数据,经过“设备方针公
共接口”实现应用对象的控制与管理。
应用支持子层数据服务接口(APSDE-SAP)提供的数
据服务包含数据传输恳求、承认、指示等原语。
25、每个Zigbee设备都与一个特定的模板有关,这些模板界说了设备的运用环境、设备类
型以及用于设备间通讯的簇,比方运用环境为智能家居,那么就能够树立一个智能家居的模
板。
不过Zigbee模板不是随意界说的,它们的界说,由Zigbee联盟担任。
Zigbee联盟界说
了三种模板别离为Zigbee协议栈模板、ZigbeePRO模板以及特定网络模板,在Zstack协议
栈中运用了这三种模板。
26、协议模板Zigbee有三种类型的模板能够按运用约束分为:
私有、揭露和共用。
每个模
板都有一个模板标识符,此标识符有必要是仅有的
27、单个的Zigbee设备能够支撑多个模板,供给界说的簇标识符和设备描绘符。
这些簇标
识符和端点标识符经过设备地址和端点地址来完结完结:
设备地址:
包含有IEEE地址和短
地址的无线收发设备;端点地址:
设备中的不同运用端点号代表。
一个设备中最多能够有
240个端点。
28、功用描绘:
Zigbee运用结构的功用能够简略归纳为组合业务、接纳和回绝。
29、Zigbee设备方针(ZDO)运用运用支撑子层(APS)和网络层供给的服务完结Zigbee
和谐器、路由器和终端设备的功用。
ZDO的功用包含:
初始化运用支撑子层、网络层和其
他Zigbee设备层;会聚来自端点运用的信息,以完结设备和服务发现、网络办理、绑定管
理、安全办理、节点办理等功用。
30、Zigbee网络中的设备类型有三种:
和谐器、路由器和终端节点,每一种的设备的设备对
象行为都不同。
第三章Zigbee硬件规划
1、原理图规划根本要求:
标准、明晰、准确、易读。
2、在硬件规划进程中依据功用和性能需求拟定适宜的计划,选取适宜的CPU及外围元件
3、Zigbee硬件分为三部分,即CC2530中心板、和谐器底板和路由器底板。
4、和谐器底板集成了LED、LCD、RS232、电源接口、JTAG接口、蜂鸣器、时钟模块、按
键以及传感器模块。
5、路由器底板集成了LED、电源接口、JTAG接口、蜂鸣器、按键以及传感器模块。
6、简述对CPU进行选型时需求留意的事项。
答:
1性价比高;2简略开发;3可扩展性好。
7、简述低功耗规划的留意事项。
答:
挑选低功耗器材;去除不必要的器材;挑选适宜的电源;归纳考虑所以器材的作业电压
规模;运用器材自身特性下降功耗。
8、Zigbee的硬件规划,首要内容包含硬件规划规矩及留意事项、Zigbee节点硬件总体规划、
Zigbee节点低功耗规划,其间:
硬件规划规矩及留意事项首要包含需求剖析、元器材选型以
及规划的根本原则;硬件总体规划别离介绍Zigbee中心板、Zigbee和谐器底板和路由器底
板;首要解说在低功耗规划进程中所要考虑的问题以及需求留意的事项。
9、原理图规划的一般进程包含以下几个方面:
承认需求、承认中心CPU、参阅成功事例、
对外围器材的选型、规划根本原则。
10、在PCB规划中,布线是完结产品规划的重要进程。
11、路由器底板的电源有两种供电方法,外接电源供电和电池供电。
外接电源供电和和谐器
底板完全相同,不同的是电池供电,电池选用两节1.5V的五号电池串联得到3.0V电压为路
由器底板进行供电。
第四章CC2530根底开发
1、CC2530外设包含I/O引脚、ADC、DMA、串口等。
2、CC2530包含3个8位输入/输出(I/O)端口,别离是P0、P1和P2。
3、CC2530的ADC支撑多达14位的模仿数字转化,具有多达12位的有用数字位。
它包含
一个模仿多路转化器,具有多达8个各自可装备的通道,一个参阅电压发生器。
4、CC2530的8051CPU有四个不同的存储空间,别离为CODE、DATA、XDATA和SFR
5、CC2530内置一个存储器直接存取(DMA)操控器,能够用来减轻8051CPU内核传送数
据操作的担负,然后完结在高校运用电源的条件下的高性能。
6、CC2530具有USART0和USART1串行通讯接口,能够别离运转于异步URAT方法或许
同步SPI方法。
7、守时器1是一个独立的16位守时器,支撑典型的守时/计数功用,五个独立的捕获/比较
通道。
8、守时器3和守时器4是两个8位守时器。
每个守时器有两个独立的比较通道,每个通道
上运用一个I/O引脚。
9、MAC守时器即守时器2,首要用于802.15.4CSMA/CA算法守时,为IEEE802.15.4MAC
层供给一般的计时功用。
10、睡觉守时器用于设置体系进入和退出低功耗睡觉方法之间的周期。
11、简述CC2530de增强型8051内核与标准的8051微操控器比较有什么不同。
答:
CC2530的“增强型8051内核”与“标准的8051微操控器”比较,除了速度改善之外,
运用时要留意以下两点:
内核代码:
CC2530的“增强型8051”内核的“方针代码”兼容“标
准8051”内核的“方针代码”,即CC2530的8051内核的“方针代码”能够运用“标准8051”
的编译器或汇编器进行编译。
微操控器:
因为CC2530的“增强型8051”内核运用了不同于“标准8051”的指令时钟,
因而“增强型8051”在编译时与“标准8051”代码编译时略有不同,例如“标准8051”的
微操控器包含的“外设单元寄存器”的指令代码在CC2530的“增强型8051”不能正确运
行。
12、CC2530芯片特征:
高性能、低功耗的8051微操控器内核。
习惯2.4GHzIEEE802.15.4的RF收发器。
极高的接纳灵敏度和抗搅扰性。
32KB/64KB/128KB/256KB闪存。
8KBSRAM,具有各种供电方法下的数据坚持才干。
强壮的DMA功用。
只需很少的外接元件,即可构成一个简略运用体系。
只需一个晶振,即可满意网状型网络体系的需求。
低功耗,主动方法RX(CPU闲暇);主动方法TX(CPU闲暇);供电方法1(4us唤醒);
供电模式2(睡眠定时器运行);供电模式3(外部中断);宽电源电压范围(2V-3.6V)。
硬件支撑CSMA/CA。
支撑数字化的接纳信号强度指示器/链路质量指示(RSSI/LQI)。
具有8路输入8位~14位ADC。
高档加密标准AES协处理器。
具有看门狗和2个支撑多种串行通讯协议的USART。
1个通用的16位守时器和2个8位守时器,1个IEEE802.15.4MAC守时器。
21个通用I/O引脚。
13、CC2530内部模块大致分为三种类型:
CPU和内存相关的模块;外设、时钟和电源办理
模块;射频相关模块。
CPU和内存相关的模块:
CC2530CPU;存储器以及映射(CC2530的物理存储器、存储空
间、映射和存储器裁定)。
14、映射便是将CC2530的物理存储器映射到其存储空间上,有两个效果:
便利DMA拜访
存储设备;可在CODE区履行FLASH或SRAM中的代码。
映射的两种方法:
CODE存储器映射(功用:
一是将FLASH映射至CODE存储空间;
二是履行来自SRAM的代码(将SRAM映射至CODE存储空间));XDATA存储器映射。
15、首要要处理存储空间不对称的问题:
CC2530将FLASH存储器分为几个bank,每个
bank的巨细是32KB。
关于CC2530F256设备来说,它有8个bank,别离为bank0~bank7。
通过操作寄存器FMAP.MAP[2:
0]来控制将哪个编号的bank映射到CODE区域。
16、XDATA包含了一切物理存储器的映射,包含8KB的SRAM存储器、XREG、SFR、信
息页面和FLASH存储器。
17、存储器裁定:
首要功用是处理CPU与DMA拜访一切物理存储器(除了CPU内部寄
存器)之间的抵触问题。
当CPU和DMA之间发生抵触时,“存储器裁定”中止CPU或DMA
的总线。
18、存储器裁定首要有两个寄存器:
存储器裁定操控寄存器MEMCTR和闪存区映射寄存器
FMAP,这两个寄存器用于操控存储器子体系的各个方面。
19、CC2530软件开发渠道运用IAR;IAR对CC2530编程操作供给了杰出的C言语支撑;
CC2530编程包含头文件、运转库以及中止编程等。
20、CC2530的CPU寄存器与标准的8051的CPU寄存器相同,都包含8组寄存器R0~R7、
程序状况字PSW、累加器ACC、B寄存器和仓库指针SP等。
CC2530的CPU指令与标准
的8051的指令集相同。
21、CC2530的中止体系是为了让CPU对内部或外部的突发工作及时地作出呼应,并履行相
应的中止程序。
中止由中止源引起,中止源由相应的寄存器来操控。
当需求运用中止时,需
装备相应的中止寄存器来敞开中止,当中止发生时将跳入中止服务函数中履行此中止所需求
处理的工作。
22、CC2530有18个中止源,每个中止源都能够发生中止恳求,中止恳求能够经过设置中
断使能SFR寄存器的中止使能位IEN0、IEN1或IEN2使能或制止中止。
23、中止优先级将决议中止呼应的先后次序,在CC2530中分为六个中止优先组,即
IPG0~IPG5,每一组中止优先组中有三个中止源。
中止优先组的优先级设定由寄存器IP0
和IP1来设置。
CC2530的优先级有4级,即0~3级,其间0级的优先级最低,3级的优先
级最高。
假如一同收到相同优先级或同一优先级组中的中止恳求时,将选用轮番检测次序来
判别中止优先级其他呼应。
24、中止处理进程:
中止发生时,CC2530硬件主动完结以下处理:
中止恳求:
中止源向
CPU宣布中止恳求信号(中止恳求一般需求在程序初始化中装备相应的中止寄存器敞开中
断);中止呼应:
CPU检测中止恳求,把主程序中止的地址保存到仓库,转入中止向量入
口地址;中止处理:
依照中止向量中设定好的地址,转入相应的中止服务程序;中止回来:
中止服务程序履行结束后,CPU履行中止回来指令,把仓库中保存的数据从仓库弹出,返
回本来程序。
25、在中止函数编写中,当程序进入中止服务程序之后,需求履行以下几个进程:
将对应
的中止关掉(不是有必要的,需求依据详细状况来处理);假如需求判别详细的中止源,则根
据中止标志位进行判别(例如一切I/O中止共用1个中止向量,需求经过中止标志区别是哪
个引脚引起的中止);清中止标志(不是有必要的,CC2530中中止发生后由硬件主动清中止
标志位);处理中止工作,此进程要尽或许的少耗时;终究假如在第一步中封闭了相应的中
断源,需求在退出中止服务程序之前翻开对应的中止。
26、CC2530包含3个8位输入/输出(I/O)端口,别离是P0、P1和P2。
其间P0和P1有8
个引脚,P2有5个引脚,共21个数字I/O引脚,具有以下功用:
通用I/O;外设I/O;外
部中止源输进口;弱上拉输入或推拉输出。
27、在设置I/O口的中止时有必要要将其设置为输入状况,经过外部信号的上升或下降沿触发
中止。
通用I/O的一切的外部中止共用一个中止向量,依据中止标志位来判别是哪个引脚发
生中止。
28、通用I/O中止寄存器有三类:
中止使能寄存器、中止状况标志寄存器和中止操控寄存器
29、中止使能寄存器IENx(其间x为0,1,2)。
IENx寄存器包含三个八位寄存器:
IEN0、IEN1和IEN2。
IENx中止首要是装备总中止和P0~2端口的使能。
(IEN1.P0IE:
P0
端口中止使能。
IEN2.P1IE:
P1端口中止使能。
IEN2.P2IE:
P2端口中止使能。
)
30、中止装备,为了使能任一中止,应该采纳以下进程:
设置需求发生中止的I/O口为输入
方法。
铲除中止标志,行将需求设置中止的引脚所对应的寄存器PxIFG状况标志方位0。
设置详细的I/O引脚中止使能,即设置中止的引脚所对应的寄存器PxIEN的中止使能位为1。
设置I/O口的中止触发方法。
设置寄存器IEN1和IEN2中对应引脚的端口的中止使能位为1。
设置IEN0中的EA位为1使能大局中止。
编写中止服务程序。
31、整个P0口可作为ADC运用,因而能够运用多达8个ADC输入引脚。
此刻P0引脚必
须装备为ADC输入。
APCFG寄存器(ADC模仿外设I/O装备寄存器)能够装备P0的某个
引脚为一个ADC输入,且相应的位有必要设置为1。
32、串口:
USART0和USART1均有两种方法,别离是异步UART方法或同步SPI方法,
而且每种方法下所对应的外设引脚有两种,即外设方位1和外设方位2。
P2SEL.PRI3P1和
P2SEL.PRI0P1为端口1指使外设优先次序,当两者都设置为0时,USART0优先。
33、守时器1:
PERCFG.T1CFG用于设置守时器1是运用外设方位1仍是外设方位2,守时
器1的外设信息对应如下:
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