Zigbee结点能量管理系统设计与实现.doc

摘要:随着无线通信技术的发展，无线传感网络正逐步进入人们的日常生活，给人们带来了巨大的便利。传统无线设备在空闲状态下接收部分仍然活跃，长时间不间断工作将造成大量能源浪费。然而，无线传感网络结点的电源通常是由电池来供电，电池能量一旦耗尽，传感结点将会停止工作，因此能量管理对Zigbee结点的寿命影响将非常大。

本课题在分析Zigbee结点能耗的基础上，着重研究Zigbee协议栈中各层的节能机制，在无线传感结点工作的过程中，根据在环境温度监测中的应用，设置不同的结点工作模式及休眠策略，使无线网络设备在不执行任务时进入极低能耗的状态，提高节点能源利用率，延长节点寿命。

关键词 Zigbee结点；休眠策略；能量管理

目录

摘要

Abstract

1绪论-1

1.1 课题研究背景-1

1.2 课题研究的意义-1

1.3 课题的研究现状-1

1.4 课题研究内容-2

2 Zigbee基本理论及CC253X芯片概述-3

2.1 Zigbee基本概念-3

2.1.1 IEEE 802.15.4标准概述-3

2.1.2 Zigbee技术概述-3

2.1.3 Zigbee设备类型-4

2.1.4 Zigbee网络拓扑结构-6

2.1.5信标网与非信标网-7

2.2 Zigbee基本理论-7

2.2.1 Zigbee协议体系结构-7

2.2.2 Z-Stack协议栈工作原理-8

3 Zigbee结点硬件层能量管理策略-13

3.1 Zigbee网络结点硬件体系结构分析-13

3.2 Zigbee结点模块能耗分析及节能策略-14

3.2.1处理器模块能耗分析及节能策略-14

3.2.2无线通信模块能耗分析及节能策略-15

3.2.3 传感器模块能耗分析及节能策略-17

4 Zigbee结点软件层能量管理设计-18

4.1 Zigbee协议层的节能技术-18

4.1.1基于物理层的无线传输节能技术-18

4.1.2基于网络层的路由节能技术-18

4.1.3基于MAC层的CSMA/CA机制节能技术-20

4.2 Zigbee结点软件层的电源管理系统设计-21

4.2.1电源管理功能设计-21

4.2.2 Zigbee结点电源管理功能总体设计-21

4.2.3 Zigbee结点HAL层电源管理软件设计-22

4.2.4 Zigbee结点OSAL层电源管理软件设计-24

4.2.5 Zigbee电源管理设计中使用的定时器-26

4.2.6 Zigbee协议栈中延时查询选项设置-27

5 Zigbee应用系统中电源管理功能设计与实现-29

5.1系统框架设计-29

5.1.1系统实现的功能-29

5.1.2 Zigbee网络结点开发板选择-30

5.2系统设计与实现-30

5.2.1 系统应用层任务事件的设计与实现-30

5.2.2传感结点事件处理函数的实现-32

5.2.3基于电源管理功能低能耗技术的实现-33

5.3.2网络拓扑测试-35

5.3.3低能耗工作模式测试-36

5.3.4测试结果分析-37

结论-38

致谢-39

参考文献-40

附录-41