第33卷4期安徽师范大学学报(自然科学版)Vol.33No.42010年7月JournalofAnhuiNormalUniversity(NaturalScience)Jul.2010ZigBee无线数据传输模块的设计与实现吕鑫,王忠(四川大学电气信息学院,四川成都610065)摘要:利用ZigBee实现无线传输数据,介绍了ZigBee技术,提出一种基于ZigBee无线数据传输模块的设计方案,设计出无线模块的硬件系统和软件系统,实现了ZigBee模块与上位机的通信过程.实践证明,利用ZigBee技术传输数据具有功耗低、时延小、体积小、耗资少、安全性高、灵活性强等优点.关键词:短距离无线通信;ZigBee;CC2430中图分类号:TN965.T文献标识码:A文章编号:1001-2443(2010)04-0332-04引言随着二十一世纪社会经济和现代科技的迅速发展,人们对能够随时随地提供信息服务的无线通信的需求越来越迫切.短距离无线通信技术作为成为无线通信技术领域的一个重要分支,在诸多无线数据传输中的应用已经越来越广泛.作为一种新兴的短距离无线通信技术,ZigBee技术以其显著的特点和广阔的市场前景,已经得到了人们越来越多的关注,成为当前国内外无线技术研究的热点.ZigBee是一种短距离、低速率、低功耗、低成本和低复杂度的双向无线通信技术,它工作于无需注册的2.4GHz国际免费频段ISM(IndustrialScientificMedicalBand).ZigBee的传输速率为10kbps-250kbps,传输距离为10-100m,具有电池寿命长、应用简单、可靠性高及组网能力强等特点.主要适用于无线传感器网、自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备中,同时支持地理定位功能[1].1总体设计ZigBee无线数据传输模块的硬件设计框图如图1所示.为了实现无线数据传输模块的硬件基础架构,将硬件设计分为四部分:无线收发电路、电源电路、JTAG电路和串口转换电路.在这里,设计了串口转换电路,可以实现RS232串口数据转换.因此,可以实现无线模块与PC机之间的串口数据通信.无线收发电路是本次硬件设计的核心,而JTAG电路主要实现对CC2430的编程和测试.2硬件设计本次设计的无线通信模块采用射频芯片图1硬件工作原理框图CC2430.该款芯片以强大的集成开发环境为支持,内部线路的交互式调试遵从IDE的IAR环境.它是Chipcon公司推出的用来实现嵌入式ZigBee应用的片上系统,它支持2.4GHzIEEE802.15.4协议,结合一个高性能2.4GHzDSSS(直接序列扩频)射频收发收稿日期:2009-09-05基金项目:国家自然科学基金项目(49901013);中国博士后基金项目(2005038615).作者简介:吕鑫(1983-),男,四川成都人,硕士研究生,研究方向:信号与信息处理.©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net33卷第4期吕鑫,王忠:ZigBee无线数据传输模块的设计与实现333器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器.CC2430芯片在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器.它使用1个8位MCU(8051),具有32/64/128KB可编程闪存和8KB的RAM,还包含模拟数字转换器(ADC)、几个定时器(Timer)、AES128协同处理器、看门狗定时器(WatchdogTimer)、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(PowerOnReset)、掉电检测电路(BrownOutDetection)以及21个可编程I/O引脚.本次设计的无线收发模块电路包括CC2430芯片及其相关外围电路,该芯片只需要配合少数的外围元器件就能实现信号的收发功能.为了实现节点模块与计算机的通信,设计了RS232电平转换电路,这里采用了电平转换芯片MAX232来实现串口连接.同时,选用了AH805升压稳压器,这样就可以将干电池提供的3V电压变压至5V,满足MAX232电路的供电.而3V电压为CC2430模块和JTAG模块提供稳定电压.此外,这里还设计了一个复位电路,通过复位开关可以进行手动复位,复位电路与CC2430的引脚10连接,且低电平有效.整体的ZigBee无线模块硬件设计图如图2所示.图2ZigBee无线数据传输模块整体硬件设计图在设置串口收发时,设置为串口0位置1,也就是设置串口P0.2、P0.3、P0.4、P0.5分别用做RXD