【無線通訊篇 | Zstack協議棧】CC2530 Zigbee Zstack協議棧組網專案及詳細講解篇

東小東發表於2021-06-22

 

演示視訊:https://www.bilibili.com/video/BV1Ew411o7Fp

 

物聯網無線通訊技術,ZigBee無線感測網路

CC2530最大的特點就是一個擁有無線收發器(RF)的微控制器,既能實現微控制器功能,也能實現無線傳輸

Zstack協議棧是ZigBee協議棧裡的翹楚,是ZigBee組網的首選協議棧

 

專案實現功能:

l  總共有三個端點,一個協調器和兩個終端節點

l  終端節點1連線DHT11溫溼度感測器,定時上傳給協調器

l  終端節點2連線LED,可以通過協調器按鍵控制,定時上報LED開關狀態

l  協調器連線12864 OLED 螢幕,實時顯示溫溼度和LED狀態

l  協調器可以通過按鍵控制終端2的LED開關,控制後將會顯示控制結果

 

擴充套件功能(當前未實現,可進一步開發實現):

l  連線協調器串列埠,將終端節點採集的資料通過串列埠傳送,PC寫上位機實現資料展示

l  連線WIFI或者4G模組,WIFI模組如ESP8266,實現資料區域網無線傳輸或者上傳到OneNET、機智雲、阿里雲、自己開發雲伺服器等,實現WEB或手機APP顯示和控制。

 

一、專案測試

 

 

(可想而知,廣州的天氣有多熱,39℃了都)

 

演示視訊:https://www.bilibili.com/video/BV1Ew411o7Fp

 

實現功能彙總:

l  總共有三個端點,一個協調器和兩個終端節點

l  終端節點1連線DHT11溫溼度感測器,定時上傳給協調器

l  終端節點2連線LED,可以通過協調器按鍵控制,定時上報LED開關狀態

l  協調器連線12864 OLED 螢幕,實時顯示溫溼度和LED狀態

l  協調器可以通過按鍵控制終端2的LED開關,控制後將會顯示控制結果

 

(一)  環境彙總

晶片:CC2530F256

Zstack協議棧:ZStack-CC2530-2.5.1a

程式設計環境:IAR

 

(二)   引腳分配

協調器:

128*64 OLED 0.96寸螢幕

供電:3.3V

通訊協議:IIC

引腳:

SDA P0_6

SCL P0_7

按鍵:

IO:P0_1

下降沿觸發中斷

終端1:

DHT11

通訊方式:單匯流排協議

供電:3.3V

IO:P0_6

終端2:

LED

IO:P1_0

說明:高電平點亮,低電平熄滅

 

二、 基礎認識

(一)  CC2530微控制器

CC2530最大的特點就是一個擁有無線收發器(RF)的微控制器,既能實現微控制器功能,也能實現無線傳輸。

CC2530 結合了領先的RF 收發器的優良效能,業界標準的增強型8051 CPU,系統內可程式設計快閃記憶體,8-KB RAM 和許多其它強大的功能。CC2530 有四種不同的快閃記憶體版本:CC2530F32/64/128/256,分別具有32/64/128/256KB 的快閃記憶體。CC2530 具有不同的執行模式,使得它尤其適應超低功耗要求的系統。執行模式之間的轉換時間短進一步確保了低能源消耗。

CC2530F256 結合了德州儀器的業界領先的黃金單元ZigBee 協議棧(Z-Stack),提供了一個強大和完整的ZigBee 解決方案。

CC2530開發板

方便二次開發,可程式設計燒錄

(1)開發板

 

(2)網蜂開發板

Zigbee串列埠透傳模組

這是一個特殊功能的模組,其燒寫的韌體是配置串列埠做資料透傳用的,主要是方便方便簡單使用,不可再程式設計

(二)  ZigBee Zstack協議棧

Zstack協議棧是ZigBee協議棧裡的翹楚,是ZigBee組網的首選協議棧

ZigBee其特點是近距離、低複雜度、自組織、低功耗、低資料速率、低成本。ZigBee的技術特性決定它將是無線感測器網路的最好選擇,廣泛用於物聯網,自動控制和監視等諸多領域。

德州儀器公司(TI)編寫的ZigBee協議棧原始碼,起名為zstack。也就是說zstack協議棧是眾多ZigBee協議棧中的一種,是由TI公司編寫併發布的。Zstack協議棧為開發者提供了ZigBee協議棧的實現的API介面,極其方便了使用。

 

網路拓撲結構

 ( 1 )星形拓撲結構

一個協調器多個終端節點,終端節點直接與協調器相連

 

( 2 ) 樹形拓撲結構

一個協調器多個路由器,終端節點與路由器相連,都是一對一連線的

 

( 3 ) 網狀拓撲結構

一個協調器多個路由器,終端節點與路由器相連,路由器可以互相連線

 

協議棧目錄分析

 

l  APP:應用層目錄,這是使用者建立各種不同工程的區域,在這個目錄中包含了應用層的內容和這個專案的主要內容,在協議棧裡面一般是以作業系統的任務實現的。

l  HAL:硬體層目錄,包含有與硬體相關的配置和驅動及操作函式。

l  MAC:MAC層目錄,包含了MAC層的引數配置檔案及其MAC的LIB庫的函式介面檔案。

l  MT:監控除錯層,主要用於除錯目的的,即實現通過串列埠除錯各層,與各層進行直接互動。

l  NWK:網路層目錄,涵網路層配置引數檔案及網路層庫的函式介面檔案,APS層庫的函式介面。

l  OSAL:協議棧的作業系統。

l  Profile:AF層目錄,包含AF層處理函式檔案。

l  Security:安全層目錄,安全層處理函式介面檔案,比如加密函式等。

l  Services:地址處理函式目錄,包括著地址模式的定義及地址處理函式。

l  Tools:工程配置目錄,包括空間劃分和Zstack相關的配置資訊。

l  ZDO:ZDO目錄。

三、 程式設計

IAR 舊版和新版

 

(本工程開發使用的是舊版,新版也可用)

專案地址

 

開啟專案

 

修改協調器或終端

CoordinatorEB 為協調器

EndDeviceEB 為終端

 

終端節點選擇

 

 

編譯及下載

 

如果資料互動衝突,可以更改這裡,以建立不同的ZigBee網路

四、擴充套件功能(可進一步開發實現)

 

l  連線協調器串列埠,將終端節點採集的資料通過串列埠傳送,PC寫上位機實現資料展示

l  連線WIFI或者4G模組,WIFI模組如ESP8266,實現資料區域網無線傳輸或者上傳到OneNET、機智雲、阿里雲、自己開發雲伺服器,實現WEB或手機控制

 

五、 個人導航

 

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