三防平板中ZigBee作為一種雙向無線通信技術(shù)，具備近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速度、低成本等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在嵌入式產(chǎn)品中。2004年年底由ZigBee聯(lián)盟發(fā)布了1.0版本規(guī)范，2005年4月已有Chipcon、CompXs、Freescale、Ember四家公司通過了ZigBee聯(lián)盟對其產(chǎn)品所做的測試和兼容性驗證。從2006年開始，三防平板基于ZigBee的無線通信產(chǎn)品和應(yīng)用迅速得到了普及和高速發(fā)展。

三防平板中ZigBee工作在2.4 GHz或868/915 MHz無線頻帶，ZigBee協(xié)議的整體框架包括物理層、MAC層、數(shù)據(jù)鏈接層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用會話層，其中物理層、MAC層和數(shù)據(jù)鏈路層采用了IEEE 802.15.4（無線個人區(qū)域網(wǎng)）協(xié)議標準，并在此基礎(chǔ)上進行了完善和擴展。而網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用會話層是由ZigBee聯(lián)盟制定的，用戶只需要編寫自己需求的最高層應(yīng)用協(xié)議，即可實現(xiàn)節(jié)點之間的通信。三防平板IEEE 802.15.4協(xié)議標準如表1所示。

表1 IEEE 802.15.4（無線個人區(qū)域網(wǎng)）協(xié)議標準

三防平板中ZigBee可實現(xiàn)點對點、一點對多點、多點對多點之間的設(shè)備間的數(shù)據(jù)透明傳輸，支持三種主要的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型，即星狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（Mesh）和簇狀結(jié)構(gòu)（Cluster），其中星狀網(wǎng)絡(luò)是一個輻射狀系統(tǒng)，數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)命令都通過中心節(jié)點傳輸；而網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有很強的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。

三防平板在傳感器節(jié)點組網(wǎng)方面，ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點可以分為協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點三種不同的類型。協(xié)調(diào)器是ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的第一個設(shè)備，負責(zé)選擇信道和網(wǎng)絡(luò)標識，并組建網(wǎng)絡(luò)；路由器主要負責(zé)其他設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)、多跳路由的實現(xiàn)；終端節(jié)點處在網(wǎng)絡(luò)的最邊緣，負責(zé)數(shù)據(jù)的采集、設(shè)備的控制等外圍功能。

例如，目前廣泛應(yīng)用的TI公司的CC2530集成了ZigBee模塊，具備以下的基本特性。

● 優(yōu)化的51單片機內(nèi)核，達到標準8051單片機的8倍性能，支持硬件AES加密和解密；

● 內(nèi)置DMA控制器、看門狗定時器、A/D轉(zhuǎn)換器、實時時鐘、UART/SPI、8/16位定時器，多達21個GPIO；

● 支持16 MHz或32 MHz外部晶體振蕩器，可擴展高達32/64/128/256 KB的可編程閃存，具有8 KB的RAM；

● 支持無線IEEE 802.15.4通信協(xié)議的硬件結(jié)構(gòu)，集成2.4 GHz的DSSS數(shù)字射頻部件；

● 寬電壓供電，工作電壓為2.0～3.6 V。

CC2530將MCU與RF集成封裝在一起，不僅減小了系統(tǒng)的體積，同時也降低了系統(tǒng)功耗，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。寬電壓的設(shè)計使得 CC2530更適合移動應(yīng)用設(shè)備，如智能家居、礦井安全定位等。目前主要流行的基于ZigBee通信的專用集成芯片有TI（Chipcon）的CC2530、Freescale的MC13192、Jennic的JN5148、Atmel的LINK-23X和LINK-212等。

三防平板基于CC2530的ZigBee模塊是一種物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)據(jù)終端，可利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)為用戶提供無線數(shù)據(jù)傳輸功能。三防平板該產(chǎn)品采用高性能的工業(yè)級ZigBee方案，提供SMT與DIP接口，可直接連接TTL接口設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸；采用低功耗設(shè)計，最低功耗小于1 mW；提供多路路 I/O，可實現(xiàn)數(shù)字量輸入/輸出、脈沖輸出，可實現(xiàn)模擬量采集、脈沖計數(shù)等功能。無線傳感器通信模塊如圖6-36所示。

圖1 無線傳感器通信模塊

三防平板無線傳感器通信模塊可作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點，這三種類型節(jié)點與ZigBee網(wǎng)絡(luò)的三種節(jié)點功能相對應(yīng)。目前，部分無線傳感器通信模塊在硬件結(jié)構(gòu)上完全一致，只是設(shè)備嵌入的軟件不同，通過跳線設(shè)置或軟件配置即可實現(xiàn)不同的功能。

三防平板無線傳感器通信模塊的功能及技術(shù)指標如下。

● 智能型數(shù)據(jù)模塊，通電即可進入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)；

● 支持ZigBee無線短距離數(shù)據(jù)傳輸功能，無線傳輸距離為100～2 000 m；

● 頻率范圍為2.405～2.480 GHz，16個無線信道，天線連接為外置SMA天線或PCB天線；

● 尋址方式為IEEE 802.15.4/ZigBee標準地址；

● 最大數(shù)據(jù)包為256 B；

● 發(fā)送模式靈活，可選擇廣播發(fā)送或目標地址發(fā)送模式；

● 提供TTL串行接口、SPI接口，提供的TTL接口可直接連相同電壓的TTL串口設(shè)備；

● 節(jié)點類型靈活，協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點可任意設(shè)置；

● 支持點對點、點對多點、對等和Mesh網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)容量最多為65535個節(jié)點。

隨著我國物聯(lián)網(wǎng)進入發(fā)展的快車道，三防平板中ZigBee 也正逐步被國內(nèi)越來越多的用戶所接受。ZigBee技術(shù)也已在部分智能傳感器場景中進行了應(yīng)用，例如，地鐵隧道施工過程中的考勤定位系統(tǒng)采用的就是ZigBee技術(shù)，ZigBee技術(shù)取代傳統(tǒng)的RFID考勤系統(tǒng)，實現(xiàn)了無漏讀、方向判斷準確、定位軌跡準確和可查詢，提高了隧道安全施工的管理水平；又如，在某些高檔的老年公寓中，基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的無線定位技術(shù)可在療養(yǎng)院或老年社區(qū)內(nèi)實現(xiàn)全區(qū)實時、定位及求助功能。由于每個老人都隨身攜一個移動報警器，遇到險情時，可以及時按下求助按鈕，不但使老人在戶外活動時的安全監(jiān)控及救援問題得到解決，而且使用簡單方便、可靠性高。

目前，三防平板無線傳感器通信模塊已廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的M2M行業(yè)，如智能電網(wǎng)、智能交通、智能家居、金融、移動 POS 終端、供應(yīng)鏈自動化、工業(yè)自動化、智能建筑、消防、公共安全、環(huán)境保護、氣象、數(shù)字化醫(yī)療、遙感勘測、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水務(wù)、煤礦、石化等領(lǐng)域。