發布日期：2022-05-20 點擊率：46
1 Zigbee技術概述
Zigbee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術，主要適合于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。一般而言， 隨著通信距離的增大，設備的復雜度、功耗以及系統成本都在增加。相對于現有的各種無線通信技術，Zigbee技術將是最低功耗和成本的技術。同時基于Zigbee技術的低數據速率和通信范圍較小的特點，也決定了Zigbee技術適合于承載數據流量較小的業務。Zigbee技術的主要優點有：省 電、可靠、成本低、時延短、網絡容量大、安全。
Zigbee是一組基于IEEE批準通過的802．15．4無線標準研制開發的，有關組網、安全和應用軟件方面的技術標準。它不僅只是802．15．4的名字。IEEE僅處理低級MAC層和物理層協議，Zigbee聯盟對其網絡層協議和API 進行了標準化。完全協議用于一次可直接連接到一個設備的基本節點的4K字節或者作為Hub或路由器的協調器的32 K 字節。每個協調器可連接多達255個節點，而幾個協調器則可形成一個網絡，對路由傳輸的數目則沒有限制。Zigb ee 聯盟還開發了安全層，以保證這種便攜設備不會意外泄漏其標識，而且這種利用網絡的遠距離傳輸不會被其它節點獲得。
完整的Zigbee協議套件由高層應用規范、應用會聚層、網絡層、數據鏈路層和物理層組成。網絡層以上協議由Zi gbee 聯盟制定，IEEE802．15．4負責物理層和鏈路層標準。圖1所示為Zigbee協議架構。
2 Zigbee在汽車輪胎壓力監測系統中的應用
目前高速公路的車輛交通事故日益增多，很大部分是由于輪胎的氣壓過高或過低導致輪胎爆胎引起的。輪胎壓力監測系統全天候對輪胎里的壓力進行監測，對輪胎的漏氣和低壓、高壓進行監測和報警，使車輛始終處于安全運行狀態。盡量避免因輪胎氣壓所導致的交通事故。
Zigbee主要應用在距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間，典型的傳輸數據類型有周期性數據、 間歇性數據和低反應時間數據。根據設想，它的應用目標主要是：工業控制( 如自動控制設備、無線傳感器網絡)，汽車無線監測( 如輪胎氣壓、溫度等)，醫護( 如監視和傳感) ，家庭智能控制( 如照明、水電氣計量及報警)，消費類電子設備的遙控裝置、PC外設的無線連接等領域。
2．1 系統組成及原理
輪胎壓力監測系統由輪胎壓力傳感器、控制器、射頻發射器和接收機組成。輪胎壓力傳感器由摩托羅拉公司開發的集成電容式壓力傳感器MPXY8020A作為胎壓檢測單元，具有低功耗和全集成的特點。采用Zigbee模塊CC2430作為信號控制處理與發射接收單元。
裝在每一個車輪胎里的壓力傳感器將輪胎里的壓力、溫度信息經射頻發射器將輪胎壓力、溫度等信息從輪胎內部傳送給駕駛室里的接收器模塊，能夠讓駕駛員在汽車運行時了解到輪胎的工作情況，檢測輪胎的氣壓、溫度是否正常，并進行異常報警，確保安全。智能輪胎與汽車儀表盤上一個接受器及顯示器配合，即構成一個輪胎壓力器監測系 統( TP MS) 。
2．2 CC2430在汽車檢測系統的應用
發射接收、數據處理元件以CC2430為核心的輪胎壓力檢測系統的原理結構如圖2所示。
1 ) 傳感器數據的處理。裝在每一個車輪胎里( 4 個輪在車上，1個備用輪) 的壓力傳感器( Motorola器件號MP XY8020A)是電容型 ME MS壓力傳感器，專用于滿足TP MS在溫度和壓力媒介兼容方面的要求。它是一個單體壓力和溫度傳感器，并具備電源管理和數字輸出功能。
2 ) 輪胎數據發射。為了保證在惡劣的環境下收發數據的可靠性，以及根據本應用信息量小、數據簡單的特點，采用信息冗余的方法來保證數據可靠地接收，即連續發送相同內容的信息。數據的發送處理，這里采用CC2430模塊。
3 ) 輪胎數據接收。為了降低功率，節約電池的電能，在駕駛室數據處理器中安裝有加速度傳感器，一旦車輛啟動，就激活各輪胎中的壓力檢測發射電路，車輛停止，輪胎中電路進入睡眠模式。
4 ) 輪胎壓力顯示、報警。根據輪胎類型、季節， 可在駕駛室控制器中設置輪胎壓力、溫度數據。控制器在車輛運行時連續接收輪胎數據，并進行數據分析、保存、顯示。如果出現異常，報警提示駕駛員。存儲在FLASH中的數據可供事后分析事故使用。
2．3 CC2430模塊
CC2430芯片以強大的集成開發環境作為支持，內部線路的交互式調試以遵從IDE的IAR工業標準為支持，得到嵌入式機構很高的認可。它結合Chipcon公司全球先進的Zigbee協議棧、工具包和參考設計，展示了領先的Zigbee解決方案。其產品廣泛應用于汽車、工控系統和無線感應網絡等領域， 同時也適用Zigbee之外2．4 G Hz 頻率的其他設備。
1 ) CC2430芯片的主要特點：高性能和低功耗的8051微控制器核：集成符合IEEE802．15．4標準的2．4GHz的RF無線電收發機；優良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性；在休眠模式時僅0．9的流耗，外部的中斷或RTC能喚醒系統；在待機模式時少于0．6的流耗，外部的中斷能喚醒系統；硬件支持cSMCA功能；較寬的電壓范圍(2．0～ 3．6V)；數字化的RSSI ／LQ1支持和強大的DMA功能；具有電池監測和溫度感測功能；集成了14位模數轉換的ADC；集成AES安全協處理器；帶有2個強大的支持幾組協議的USART，以及1個符合IEEE802．15．4規范的MAC計時器，1個常規的16位計時器和2個8位計時器；強大和靈活的開發工具。CC2430的Zigbee基本組成框圖如圖3所示。
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