ZigBee基础yuxio

ZigBee工作在三种频段上,分别是用于欧洲的868MHz频段,用于美国的915MHz频段,以及全球通用的2.4GHz频段,它们各自的信道带宽分别是0.6MHz,2MHz和5MHz,分别有1个,10个和16个信道。Zigbee的数据速率并不高,对于2.4GHz频段只有250kb/s,而868MHz频段只有20kb/s,915MHz频段只有40kb/s。

目前国内Zigbee技术主要采用2.4GH频段。

2)Zigbee组网

Zigbee网络节点一般有三种,分别为协调器或中心节点(Coordinator)、路由节点(Router)、终端节点(EndDevice)。

中心节点:又指网络协调器,它包含所有的网络消息,是3种设备类型中最复杂的一种,发送网络信标、建立和维护一个网络、管理网络节点、寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息。即使Coordinator掉电,Router仍然在保持网络,所以Router与Router之间仍然能够通讯,当有新的节点加入时,仍然能够通过现有的Router组建网络,加入网络。

路由节点:可以担任网络协调者,维护整个网络的正常运行,形成网络,让其它的路由或者终端连接,起到数据的转发功能和自动寻找最捷径的路由表。也可用作终端设备,兼转发和终端功能。

终端节点:用有限的功能来控制成本和复杂性,网络中通常用作终端设备。通常定义为电池供电设备,可周期性唤醒并执行设定的任务,EndDevice周期性醒来时,问自己的父节点是否有传输给自己的数据,并执行设定的任务。具有低功耗特征。

虽然Zigbee网络中有三种类型节点,但每个节点的物理特性都是相同,仅仅是软件配置不同从而控制节点类型。

一个Zigbee网络中有且只能有一个中心节点,企业接入网关在Zigbee网络中充当中心节点,完成Zigbee网络管理和Zigbee数据与其他网络(如Internet)数据交互功能。

企业接入网关通过USB或UART接口连接Zigbee模块(内置Zigbee协议栈),实现对Zigbee协议支持。Zigbee模块通过USB连接企业网关时,Zigbee模块(或USB接口)被虚拟为一个COM口,网关通过读写COM口完成对Zigbee数据的收发。

1.同一个Zigbee网络内,所有节点必须具有相同的频道及PANID(网络ID)。

2.Zigbee网络是MESH结构网络(网状网),最大特点是自动路由及动态维护路由。

3.在Zigbee协议内部,用户的96个字节为一个数据帧,最大发送数据包为269个字节,在Zigbee内部会分成3个数据帧,到达目标模块后,先还原成原始数据再从串口输出。所以,用户每次发送的数据包如果少于96字节,会获得最好的性能。

4.ZigBee是基于IEEE802.15.4定义的MAC层和物理层,在IEEE802.15.4规范中定义3个工作频段2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)和915MHz(美国),它们分别具有最高250kbit/s、40kbit/s和20kbit/s的传输速率。在这三个频段上一共有27个可选择工作信道,其中在2.4GHz上有16个信道,在915MHz上有10个信道,在868MHz上有1个信道。国内ZigBee产品工作在2.4GHz的频段上,可以有16个信道选择。在AT命令模式,可通过“AT+CHA=N”,其中N=11-26,配置信道。推荐使用15,20,25,26信道,可减少同频段上wifi的干扰。

5.Zigbee透明传输指发送端发出的内容与接收端收到的内容完全一致。一般情况下,透明传输仅支持Coordinator与Router,或Coordinator与EndDevice间传输。因为广播仅适用于协调器。

主发从:广播,在Zigbee网络中,Coordinator发送的数据,同网络的所有Router和EndDevice都将收到相同的数据。

从发主:仅主收到,从网络中的某个Router或EndDevice发送数据,只有Coordinator收到相同数据。

6.点对点传输指发送端在已知对方地址的情况下按照指定的格式将数据发送给同网络内其他某个节点(或在未知地址的情况下广播发送)。点对点传输支持网络内的任意节点间的数据传输。一般自定义协议格式。

7.Zigbee网络一般配置参数

配置信息

参数范围

功能说明

节点类型

0-2

0:Coordinator,1:Router,2:EndDevice

PanID

0x0000~0xFFFF

Zigbee局域网ID,节点用于判断自身所属网络的标识。

可互相通信的节点PanID必须相同。且必须保证同一工作区域内的相邻网络PanID不同。

信道

11-26

Zigbee的2.4G提供16个物理信道,必须在同一信道节点才可能互相通信。在同一工作区域内的相邻网络,建议使用不同的通道,以避免相互干扰导致通信效率降低。

推荐使用15,20,25,26信道,可减少同频段上wifi的干扰。

设备地址

透明传输时不用设置。

Zigbee网络中各个节点的物理特性相同,即每个节点可通过软件配置为任意节点类型。

目前市场上的Zigbee方案可分为两类:一是基于Zigbee芯片直接开发,包含硬件和软件协议栈(一般芯片厂商直接提供协议栈),市面上应用较多的芯片包括TI的CC2530和CC260,NXP的JN5168等;二是直接采用Zigbee透传模块,模块内置协议栈,只需要满足模块硬件要求即可保证数据透明传输。相较于基于芯片开发,显然基于模块开发更简单可行(规避了芯片电路设计陷阱和软件协议栈的设计)。本次企业网关开发直接选用内置Zigbee协议栈的模块进行开发。

Zigbee数据量少且速度不高,芯片或模块外置姐接口以UART居多,对企业网关UART接口不易连接且数量有限,选用外置USB接口的Zigbee模块方案更为合适。

不同厂商zigbee方案

TISimpleLinkMCUs

TI提供分别对Zigbee三代协议支持的芯片CC243x,CC253x和CC26x2/CC13x2。

NXPZigbee方案

NXP提供JN516x和JN517x两类Zigbee芯片,突出特点为超低功耗。支持Zigbee3.0协议支持。

ZLG开发了FastZigbee协议,采用JN5168芯片方案。FastZigbee采用全透明传输方式,透明传输:即发送方和接收方数据的长度和内容完全一致,相当于一段无形的传输线。透明传输的优势在于,用户可以在这个基础上,创建自己需要的协议格式,使用户不局限于固定使用第三方协议。

THE END
1.Zigbee技术介绍Zigbee技术有可能使用在 868MHz/915MHz/2.4GHz,但到目前为止主要使用在2.4GHz band,使用扩频技术: - Frequency range: 2.4-2.4835GHz - Channels: 16 - Modulation: QPSK - Data rate: 250kbps - It’s stable / high security / robust / low energy consumption ...http://www.epintek.com/productview.asp?/204.html
2.ZigBee技术及应用ZigBee技术原理与实战 作者:杜军朝 ISBN:9787111480969 出版社:机械工业出版社 出版年:2015 物联网无线传感器网络技术与应用 :ZigBee版 作者:谢金龙 ISBN:9787115394408 出版社:人民邮电出版社 出版年:2016 基于ZigBee的智能精准农业系统关键技术研究及应用 作者:王航 出版年:2015 ZigBee技术开发 :Z-Stack协议栈原理...https://www.las.ac.cn/front/book/detail?id=1809de7ce5873adf4712090b466b708e
3.全面解读Zigbee技术–数智网Zigbee技术及应用 1.主要技术特点 Zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时,通过跳ZigZag形舞蹈来告知同伴,达到交换信息的目的,可以说是一种小的动物通过简捷的方式实现“无线”的沟通。人们借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术,亦包含寓意。 https://www.smartcn.cn/21981.html
4.zigbee技术的起源—剖析zigbee技术控制工程网zigbee技术的起源—剖析zigbee技术 线通道都能够始终畅通,就像城市的街道一样,可能因为车祸,道路维修等,使得某条道路的交通出现暂时中断,此时由于我们有多个通道,车辆(相当于我们的控制数据)仍然可以通过其他道路到达目的地。而这一点对工业现场控制而言则非常重要。http://article.cechina.cn/_zigbee_technical_analysis1.htm
1.Zigbee技术Zigbee只有10~250kbps的数据传输速率,专注于低传输速率应用。无线传感器网络不传输语音、视频之类的大容量的采集数据,仅仅传输一些采集到的温度、湿度之类的简单数据。 * 2功耗 工作模式情况下,Zigbee技术传输速率低,传输数据量很小,因此信号的收发时间很短,Zigbee的响应速度较快,一般从水面转入工作状态...https://blog.csdn.net/Silent_F/article/details/79028029
2.深入对比:ZigBee与蓝牙Mesh的组网能力稳定性与功耗ZigBee非常适合需要小规模带宽的低功耗设备。ZigBee网络在单个网络上最多支持65,000个节点。作为一项开放的全球标准,ZigBee还可在2.4 GHz、900 MHz和868 MHz的未授权频段上运行。目前最新的是ZigBee 3.0协议。 蓝牙Mesh相对较新,蓝牙技术联盟(SIG)于2017年发布了该标准,为用户提供了无需网关即可使用本地智能手机连接...https://www.toutiao.com/article/7433695353389548084/
3.什么是ZigBee技术?全国ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术或无线网络技术,是一...https://www.1633.com/ask/16701.html
4.Zigbee到底是什么技术?Zigbee技术揭秘通过使用Zigbee技术,各种智能设备(如智能灯具、智能插座、智能门锁等)可以无线连接并相互通信。Zigbee的低功耗和自组网能力使得智能家居设备可以长时间运行,并能够自动建立稳定的网络,提供便捷的智能控制和管理功能。用户可以通过智能手机或智能语音助手与Zigbee设备进行远程控制,实现灯光调节、电器开关、安防监控等功能,为...https://tech.hqew.com/news_3836305
5.zigbee技术的特点zigbee技术的特点 Zigbee是一种低功耗、短距离无线通信技术,最初设计用于物联网(IoT)应用。它基于IEEE 802.15.4标准,并在其基础上提供了一套网络协议和应用层框架。Zigbee技术具有许多独特的特点,使其在智能家居、工业自动化和能源管理等领域得到广泛应用。https://www.eefocus.com/e/1660972.html
6.zigbee技术优缺点有哪些?行业动态爱陆通带你一文了解Zigbee技术的优缺点,我们可能有很多人都知道这项技术的前身是 INTEL和 lBM在1998年推出的一项名为“Homerflite”的技术,而在中国,随着物联网技术的飞速发展, Zigbee也在逐渐被人们所接受。那么 zigbee技术的优缺点有哪些呢? ZigBee技术的优点: ...https://www.alotcer.com/industry/1915.html
7.zigbee技术原理介绍及技术特点1、成本:目前ZIGBEE芯片出货量比较大的TI公司,芯片其成本均在2~3美金左右,再考虑到其他外围器件和相关2.4G射频器件,成本难以低于10美金,针对智能家居这种成本敏感而有需要大量节点的家用设备,其成本颇为尴尬。 2、通信稳定性:目前国内Zigbee技术主要采用ISM频段中的2.5G频率,其衍射能力弱,穿墙能力弱。家居环境中,即使...https://www.star-elink.com/news/1221.html