基于CC2430和ZigBee2006協議棧的通信模塊設計

摘要：介紹了CC2430芯片的基本特性和ZigBee2006協議棧的基本內容。論述了以CC22430芯片為核心的無線通信模塊的硬件設計，和以ZigB-ee2006協議棧為基礎的軟件設計。在實現短距離多網絡節點間的無線通信的同時，使用串口實現無線通信模塊與終端采集部分和本地控制部分的數據傳輸。
關鍵詞：CC2430；串口；ZigBee2006協議

引言
隨著微電子技術、汁算技術和無線通信等技術的進步，無線傳感器網絡被列為21世紀最有影響的21項技術和改變世界的10大技術之一。它能夠實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，并對其進行處理。傳感器節點是組成無線傳感器網絡的基本單位，是構成無線傳感器網絡的基礎平臺。
ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網絡技術，是一組基于IEEE 802.15.4無線標準研制開發的，有關組網、安全和應用軟件的技術標準。它具有功耗低、成本低、安全、工作頻段靈活等優點，通過和傳感器組成無線傳感器ZigBee網絡，使得數據的自動采集、分析和處理變得更加容易，可以作為決策輔助系統的重要組成部分。

1 CC2430及ZigBee協議棧體系結構
CC2430是真正的系統芯片(SoC)CMOS解決方案，能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎的2．4 GHz ISM波段應用對低成本、低功耗的要求。它結合了高性能的2．4GHz DSSS(直接序列擴頻)射頻收發器核心和1顆工業級小巧高效的8051控制器。CC22430在單個片上集成了ZigBee射頻(RF)前端、內存和微控制器，使用1個8位MCU(8051)，具有32／64／128 KB的編程閃存和8 KB的RAM，還包含模／數轉換器(ADC)、定時器(Timer)、AES128安全協處理器、看門狗定時器(watchdog timer)、32 kHz晶振的休眠模式定時器、上電復位電路、掉電檢測電路以及21個可編程I／0引腳。CC2430的8051內核的目標代碼兼容標準8051微處理器，可以使用標準8051的匯編器和編譯器進行軟件開發。其21個可編程I／O引腳均可以通過軟件設定1組SFR寄存器的位和字節，使這些引腳作為通常的I／O口或者作為接ADC、定時器或USART部件的外圍設備I／O口使用。
ZigBee協議棧由一組子層構成，每層為其上層提供一組特定的服務：數據實體提供數據傳輸服務，管理實體提供全部其他服務。每個服務實體通過一個服務接入點(SAP)為上層提供服務接口，并且每個SAP提供一系列的基本服務指令來完成相應的功能。ZigBee協議棧的體系結構模型如圖1所示，IEEE 802．15．4標準定義了物理層(PHY)和介質接入控制子層(MAC)；ZigBee聯盟定義了網絡層和應用層(APL)框架的設計。

ZigBee協議棧于2004年發布第1版，稱為ZigBee2004。ZigBee2004是全源代碼的協議棧，這個協議棧已經有了網絡的概念，并能完成一些簡單的通信。但它只能組建串狀網絡和星狀網絡，如果需要組建網狀網絡必須外加程序，另外在安全和路由方面也做得不是很理想。ZigB-ee2006協議棧很好地解決了網絡組網問題，整個協議棧的安全性更好，層次性更強，功耗方面也有了進步，并實現了網狀網絡。在ZigBee-2006協議棧中已經將CC2430的底層驅動全部固化在協議棧中，可以直接調用。