ZigBee网络的构建与协调器的设计.doc

摘要:ZigBee协调器是整个智能家居系统的核心，负责构建并维护网络，识别节点的入网和退网，传递节点之间的信息和网关数据。本文研究从ZigBee技术着手，深入理解研究ZigBee规范与其规范基础——IEEE802.15.4标准。硬件上，本文设计以CC2530模块为核心；软件设计基于ZigBee协议栈，在TI提供的半开源的协议栈——Z-Stack基础之上来编写程序构建一个星形网络，用TFT显示屏将网络状态显示出来，从而达到检测网络的目的。编写通信程序，和节点之间通过ZigBee网络的无线通信，和网关之间通过UART完成数据的收发，并将收到的数据和命令显示出来。

关键词：ZigBee，CC2530，协调器，Z-Stack协议栈

目录

中文摘要

Abstract

第一章 绪论-6

1.1 课题背景与研究意义-6

1.2 ZigBee无线网络研究现状-6

1.3 本文主要研究内容及章节安排-7

第二章 ZigBee概述-8

2.1 ZigBee技术简介-8

2.2 ZigBee技术特点-8

2.3 ZigBee协议架构-8

2.3.1 ZigBee协议与IEEE802.15.4-10

2.3.2 IEEE802.15.4标准-10

2.4 ZigBee网络概述-12

2.4.1功能类型设备-12

2.4.2节点类型-12

2.4.3 网络拓扑结构-13

2.4.4 工作模式-13

2.4.5 PAN ID-14

2.4.6网络寻址-14

2.5 ZigBee网络组网原理-14

2.5.1 ZigBee协调器初始化网络-14

2.5.2 节点入网或退网-16

第三章 基于ZigBee智能家居系统的总体设计-17

3.1基于ZigBee智能家居系统的功能-17

3.2基于ZigBee智能家居系统的组成-17

3.3基于ZigBee智能家居系统的设计-18

3.4 ZigBee协调器的设计-19

3.4.1 ZigBee协调器的功能-19

3.4.2 ZigBee协调器的组成-19

3.4.2 ZigBee协调器的总体设计-20

第四章 ZigBee协调器的硬件设计-22

4.1  CC2530-22

4.1.1 CC2530功能特点-22

4.1.2  8051 CPU-22

4.2 ESP8266 WIFI模块-23

4.3 TFT LCD 显示模块-23

4.4  LED-24

4.5  KEY-25

第五章 ZigBee 协调器的软件设计-26

5.1 软件开发环境-26

5.2  基于Z-Stack的组网软件设计-26

5.2.1 ZigBee协议栈-26

5.2.2 Z-Stack软件结构-28

5.2.3 ZigBee协调器组网软件设计-30

5.2.4 终端节点请求入网-33

5.3 协调器通信的软件实现-34

5.3.1 通信协议-35

5.3.2  协调器与网关通信软件设计-36

5.3.3  协调器与终端节点通信软件设计-37

5.4  TFT LCD 屏显示软件设计-39

5.4.1 TFT LCD 屏显示英文字符串-39

5.4.2 TFT LCD屏显示中文字符串-40

第六章 系统调试与结论-44

6.1 ZigBee协调器系统调试-44

6.2 基于ZigBee智能家居系统的测试结果-45

6.3 ZigBee协调器测试结果-46

第七章 总结与展望-48

7.1 总结-48

7.2 展望-48

参考文献-49

致谢-50