【无线通信篇 | Zstack协议栈】CC2530 Zigbee Zstack协议栈组网项目及详细讲解篇
演示視頻:https://www.bilibili.com/video/BV1Ew411o7Fp
物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù),ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)
CC2530最大的特點(diǎn)就是一個擁有無線收發(fā)器(RF)的單片機(jī),既能實現(xiàn)單片機(jī)功能,也能實現(xiàn)無線傳輸
Zstack協(xié)議棧是ZigBee協(xié)議棧里的翹楚,是ZigBee組網(wǎng)的首選協(xié)議棧
項目實現(xiàn)功能:
l 總共有三個端點(diǎn),一個協(xié)調(diào)器和兩個終端節(jié)點(diǎn)
l 終端節(jié)點(diǎn)1連接DHT11溫濕度傳感器,定時上傳給協(xié)調(diào)器
l 終端節(jié)點(diǎn)2連接LED,可以通過協(xié)調(diào)器按鍵控制,定時上報LED開關(guān)狀態(tài)
l 協(xié)調(diào)器連接12864 OLED 屏幕,實時顯示溫濕度和LED狀態(tài)
l 協(xié)調(diào)器可以通過按鍵控制終端2的LED開關(guān),控制后將會顯示控制結(jié)果
擴(kuò)展功能(當(dāng)前未實現(xiàn),可進(jìn)一步開發(fā)實現(xiàn)):
l 連接協(xié)調(diào)器串口,將終端節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送,PC寫上位機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)展示
l 連接WIFI或者4G模塊,WIFI模塊如ESP8266,實現(xiàn)數(shù)據(jù)局域網(wǎng)無線傳輸或者上傳到OneNET、機(jī)智云、阿里云、自己開發(fā)云服務(wù)器等,實現(xiàn)WEB或手機(jī)APP顯示和控制。
一、項目測試
(可想而知,廣州的天氣有多熱,39℃了都)
演示視頻:https://www.bilibili.com/video/BV1Ew411o7Fp
實現(xiàn)功能匯總:
l 總共有三個端點(diǎn),一個協(xié)調(diào)器和兩個終端節(jié)點(diǎn)
l 終端節(jié)點(diǎn)1連接DHT11溫濕度傳感器,定時上傳給協(xié)調(diào)器
l 終端節(jié)點(diǎn)2連接LED,可以通過協(xié)調(diào)器按鍵控制,定時上報LED開關(guān)狀態(tài)
l 協(xié)調(diào)器連接12864 OLED 屏幕,實時顯示溫濕度和LED狀態(tài)
l 協(xié)調(diào)器可以通過按鍵控制終端2的LED開關(guān),控制后將會顯示控制結(jié)果
(一) 環(huán)境匯總
芯片:CC2530F256
Zstack協(xié)議棧:ZStack-CC2530-2.5.1a
編程環(huán)境:IAR
(二) 引腳分配
協(xié)調(diào)器:
128*64 OLED 0.96寸屏幕
供電:3.3V
通信協(xié)議:IIC
引腳:
SDA P0_6
SCL P0_7
按鍵:
IO:P0_1
下降沿觸發(fā)中斷
終端1:
DHT11:
通信方式:單總線協(xié)議
供電:3.3V
IO:P0_6
終端2:
LED
IO:P1_0
說明:高電平點(diǎn)亮,低電平熄滅
二、 基礎(chǔ)認(rèn)識
(一) CC2530單片機(jī)
CC2530最大的特點(diǎn)就是一個擁有無線收發(fā)器(RF)的單片機(jī),既能實現(xiàn)單片機(jī)功能,也能實現(xiàn)無線傳輸。
CC2530 結(jié)合了領(lǐng)先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能,業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU,系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存,8-KB RAM 和許多其它強(qiáng)大的功能。CC2530 有四種不同的閃存版本:CC2530F32/64/128/256,分別具有32/64/128/256KB 的閃存。CC2530 具有不同的運(yùn)行模式,使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。
CC2530F256 結(jié)合了德州儀器的業(yè)界領(lǐng)先的黃金單元ZigBee 協(xié)議棧(Z-Stack),提供了一個強(qiáng)大和完整的ZigBee 解決方案。
CC2530開發(fā)板
方便二次開發(fā),可編程燒錄
(1)開發(fā)板
(2)網(wǎng)蜂開發(fā)板
Zigbee串口透傳模塊
這是一個特殊功能的模塊,其燒寫的固件是配置串口做數(shù)據(jù)透傳用的,主要是方便方便簡單使用,不可再編程
(二) ZigBee Zstack協(xié)議棧
Zstack協(xié)議棧是ZigBee協(xié)議棧里的翹楚,是ZigBee組網(wǎng)的首選協(xié)議棧
ZigBee其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。ZigBee的技術(shù)特性決定它將是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最好選擇,廣泛用于物聯(lián)網(wǎng),自動控制和監(jiān)視等諸多領(lǐng)域。
德州儀器公司(TI)編寫的ZigBee協(xié)議棧源碼,起名為zstack。也就是說zstack協(xié)議棧是眾多ZigBee協(xié)議棧中的一種,是由TI公司編寫并發(fā)布的。Zstack協(xié)議棧為開發(fā)者提供了ZigBee協(xié)議棧的實現(xiàn)的API接口,極其方便了使用。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
( 1 )星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
一個協(xié)調(diào)器多個終端節(jié)點(diǎn),終端節(jié)點(diǎn)直接與協(xié)調(diào)器相連
( 2 ) 樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
一個協(xié)調(diào)器多個路由器,終端節(jié)點(diǎn)與路由器相連,都是一對一連接的
( 3 ) 網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
一個協(xié)調(diào)器多個路由器,終端節(jié)點(diǎn)與路由器相連,路由器可以互相連接
協(xié)議棧目錄分析
l APP:應(yīng)用層目錄,這是用戶創(chuàng)建各種不同工程的區(qū)域,在這個目錄中包含了應(yīng)用層的內(nèi)容和這個項目的主要內(nèi)容,在協(xié)議棧里面一般是以操作系統(tǒng)的任務(wù)實現(xiàn)的。
l HAL:硬件層目錄,包含有與硬件相關(guān)的配置和驅(qū)動及操作函數(shù)。
l MAC:MAC層目錄,包含了MAC層的參數(shù)配置文件及其MAC的LIB庫的函數(shù)接口文件。
l MT:監(jiān)控調(diào)試層,主要用于調(diào)試目的的,即實現(xiàn)通過串口調(diào)試各層,與各層進(jìn)行直接交互。
l NWK:網(wǎng)絡(luò)層目錄,涵網(wǎng)絡(luò)層配置參數(shù)文件及網(wǎng)絡(luò)層庫的函數(shù)接口文件,APS層庫的函數(shù)接口。
l OSAL:協(xié)議棧的操作系統(tǒng)。
l Profile:AF層目錄,包含AF層處理函數(shù)文件。
l Security:安全層目錄,安全層處理函數(shù)接口文件,比如加密函數(shù)等。
l Services:地址處理函數(shù)目錄,包括著地址模式的定義及地址處理函數(shù)。
l Tools:工程配置目錄,包括空間劃分和Zstack相關(guān)的配置信息。
l ZDO:ZDO目錄。
三、 編程
IAR 舊版和新版
(本工程開發(fā)使用的是舊版,新版也可用)
項目地址
打開項目
修改協(xié)調(diào)器或終端
CoordinatorEB 為協(xié)調(diào)器
EndDeviceEB 為終端
終端節(jié)點(diǎn)選擇
編譯及下載
如果數(shù)據(jù)交互沖突,可以更改這里,以創(chuàng)建不同的ZigBee網(wǎng)絡(luò)
四、擴(kuò)展功能(可進(jìn)一步開發(fā)實現(xiàn))
l 連接協(xié)調(diào)器串口,將終端節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送,PC寫上位機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)展示
l 連接WIFI或者4G模塊,WIFI模塊如ESP8266,實現(xiàn)數(shù)據(jù)局域網(wǎng)無線傳輸或者上傳到OneNET、機(jī)智云、阿里云、自己開發(fā)云服務(wù)器,實現(xiàn)WEB或手機(jī)控制
五、 個人導(dǎo)航
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總結(jié)
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