高性ZigBee网络主控制器的研发

摘要

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。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 本文的主要工作与结构安排

第二章 ZigBee网络主控制器简介

2．1 ZigBee技术简介

2．2 ZigBee网络主控制器

2．3 ZigBee网络主控制器与ZigBee网络的通信协议设计

2．4 本章小结

第三章 基于CC2530的ZigBee组网设计

3．1 硬件设计

3．2 软件设计

3．2．1 ZStack协议栈工作原理

3．2．2 ZigBee协调器、路由器、终端节点的工作流程

3．2．3 ZStack协议栈中ZigBee节点的软件设计

3．3 本章小结

第四章 ZigBee网络主控制器的设计

4．1 ZigBee网络主控制器的设计方案

4．2 ZigBee网络主控制器的特点

4．3 ZigBee网络主控制器的硬件设计

4．3．1 S3C2440的最小系统

4．3．2 LCD电路

4．4 ZigBee网络主控制器的软件设计

4．4．1 构建嵌入式Bootloader

4．4．2 构建嵌入式Linux内核

4．4．3 构建嵌入式文件系统

4．4．4 应用程序设计

4．5 本章小结

第五章 实验测试及结果分析

5．1 实验测试方法

5．2 移植Linux系统测试

5．3 qt图形界面测试

5．4 数据库管理功能测试

5．5 ZigBee网络管理应用程测试

5．6 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

声明

致谢