突破瓶頸 輕松設計ZigBee應用系統
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ZigBee聯盟最近推出了最新ZigBee PRO技術，在自動跳頻處理，可靠網狀網絡多路徑自動路由選擇，大型復雜網絡，網絡安全等方面，取得了突破進展，使無線網絡功耗更低，運行更可靠。以TI/CHIPCON為代表的一批廠家，也陸續推出了完全免費ZigBee協議棧和一大批新的無線SoC芯片和系列擴展電路，這些芯片以低成本，微功耗為特征，加速了ZigBee技術的產品化和實用化的步伐，使ZIGBEE技術以越來越快的速度，開始融入我們生活的方方面面，也越來越快的進入各行各業，在節能，環保，數字家庭，現代農業，工業自動化，健康照顧等等領域，大顯神通。據有關市場研究機構估計，到2010年，全球將會銷售多達5億8千萬片ZigBee芯片。
一、突破ZigBee應用系統設計的瓶頸
ZigBee技術是建立在IEEE802.15.4國際標準上的一種自組織無線網絡技術，主要的硬件基礎是一個符合IEEE802.15.4國際標準硬件收發器和一個微控制器(可以是任何8、16、32位內核的微控制器，國內也稱為單片機)，軟件主要是運行于單片機內部的一套軟件，稱為ZigBee協議棧。
對于一個實際ZIGBEE應用系統的設計，設計者主要面對的技術難點有三個，通訊距離，高頻設計技術和無線軟件技術，這也是ZigBee技術走向應用的主要瓶頸。
1、通訊距離問題，由于一般的ZigBee前端RF部分輸出大部分只有0DBM，點對點開闊地帶實際通訊距離只有幾十米，如果加上環境和阻擋因數，通訊距離還會縮水。雖然可以通過中繼路由來解決，都是很多應用還是有困難，像無線點菜系統，棉田滴灌系統，安防系統，樓宇監控，醫院應用，糧庫監控，電力線監控，井下定位等等，都需要比較長的通訊距離才可以滿足需要。
2、ZigBee芯片工作在2.4GHZ和900MHZ的高頻率，硬件設計不可能繞開高頻設計和調試，需要的高頻設備如頻譜分析儀等，價格較高，也構成了一定技術門檻。
3、為了實時處理復雜的無線網絡管理和路由，ZigBee軟件協議棧代碼比較復雜，同時涉及比較多的無線技術知識背景，掌握這些無線軟件需要比較多的時間，加上協議棧在不斷升級，使用的微控制器也在不斷變化中，也加長了開發和調試周期。
這些瓶頸，早已經被相關廠家所重視，目前我們看到，很多廠家已經推出了各種比較完整的解決方法。對于ZIGBEE通訊距離的擴展，目前采用外部擴展和內部增加放大器兩套辦法，TI最近推出的CC2591放大器芯片，就是比較典型的外部擴展的辦法，CC2591能夠和CC2430等ZigBee單芯片完整結合，以非常低的成本，實現ZIGBEE通訊距離的擴展，圖一是CC2591原理和采用CC2591CC+2430設計的EZ-LBee模塊系列產品。
圖1 CC2591CC+2430設計的EZ-LBee模塊
采用CC2591后，ZigBee網絡通訊距離可以輕易在點對點開闊地帶通訊距離可以達到600米以上，通過ZigBee網狀網絡的自動中繼路由，可以容易實現微功耗下數十公里的網絡 通訊和無線傳感器網絡。
由于大量模塊化產品的出現，也就同時解決了第二個應用瓶頸，這些模塊只有大約1平方英寸大小(隨著工藝改進還會越來越小)，可以使用AA電池供電，也非常容易集成到用戶系統中去。對于用戶使用而言，從模塊入手，完全避免的高頻設計和調試的問題，可以將自己的主要精力主要集中到自己的應用系統設計。
而且由于目前的模塊，大多數在出廠時也配備了一套ZigBee串口通訊協議，這套協議將復雜的ZigBee應用，轉換為簡單的，具有ZigBee網絡功能的AT命令集，例如加入網絡，配置網絡，數據收發等功能，都可以通過單片機向串口發送簡單的操作命令來完成，用戶只要會單片機串口編程，無需要深入研究ZigBee協議棧，就可以輕松使用ZigBee技術。這樣就解決了第三個主要的技術瓶頸。
二、標準產品和評估系統加快ZigBee應用系統集成
通過使用內置ZigBee網絡功能長距離微功耗模塊，基本解決了ZigBee技術走向實際應用的主要瓶頸，但是對于系統集成商和應用集成商而言，要在自己熟悉的行業，將ZigBee技術容易的集成到自己的系統中去，還會面臨2個其他方面的困難。一是評估困難，二是缺乏部件化的標準組件。
第一方面的困難是：ZigBee是一種全新的技術，系統集成商在開始進行評估時，缺乏必要的實際評估系統，所以無法實際觀測和了解ZigBee技術實際效果，如通訊距離，抗干擾能力，功耗，環境適應等，而且對這樣的系統如何設計，也心中無數。
第二方面的困難是，缺乏標準的應用組件，可以容易像搭積木一樣，迅速采用這些標準部件，構成自己需要的ZigBee系統。
其實，標準產品，也可以使用來作為快速評估系統 ， 根據目前這樣的實際應用需要，不少廠家也陸續推出了各種ZigBee標準產品，包括網關(實現ZigBee網絡和GPRS，WI-FI，以太網，藍牙等網絡的互聯)，路由器，低功耗節點，也推出了各種應用評估系統。圖二和圖三是目前已經上市的部分ZigBee標準產品：
圖2 典型的無線路由器，低功耗節點標準產品
圖3 典型的無線網關產品
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