飛思卡爾半導(dǎo)體ZigBee技術(shù)

飛思卡爾半導(dǎo)體公司提供符合IEEE(r) 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)、支持ZigBeeTM技術(shù)的完整平臺(tái)解決方案。飛思卡爾為用戶提供一站式商店，包括射頻收發(fā)器、MCU、傳感器、MAC軟件、Z-Stack ZigBee軟件和靈活的開發(fā)工具套件，從而使無線技術(shù)變得簡單。實(shí)際上，任何需要較長電池壽命和聯(lián)網(wǎng)功能的低數(shù)據(jù)速率、監(jiān)視控制或自動(dòng)應(yīng)用，都能從基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee技術(shù)的無線連接解決方案中受益。

使無線技術(shù)變得簡單
IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)用于輕量級(jí)無線網(wǎng)絡(luò)的簡單分組數(shù)據(jù)協(xié)議，對(duì)MAC和PHY聯(lián)網(wǎng)層進(jìn)行了規(guī)定。ZigBee技術(shù)充分利用了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，并增加了邏輯網(wǎng)絡(luò)、安全性和應(yīng)用軟件。ZigBee技術(shù)提供了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)星形、集群樹和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋和可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，避免單點(diǎn)故障。現(xiàn)在客戶不必使用復(fù)雜的、高成本的、延長設(shè)計(jì)時(shí)間的專用解決方案，而可以使用基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，例如ZigBee技術(shù)。
因?yàn)閆igBee技術(shù)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因而它提供了互操作性，使不同廠商之間的設(shè)備能夠進(jìn)行通信，并為系統(tǒng)集成商和客戶提供靈活的購買選擇。ZigBee技術(shù)采用無線技術(shù)構(gòu)建和重新建模，提供了簡單易用且經(jīng)濟(jì)高效的方法。而且，憑借ZigBee技術(shù)的低功耗特性，這些電池供電的網(wǎng)絡(luò)可以延長運(yùn)行時(shí)間。
除了提供新功能以外，ZigBee技術(shù)還可以降低原始設(shè)備廠商（OEM）的成本，由于典型的目標(biāo)應(yīng)用通常只使用一個(gè)MCU，因而只需很低的成本，即可為MCU增加更多的在座空間，以供MAC和ZigBee技術(shù)使用。飛思卡爾2.4GHz的MC13192射頻收發(fā)器數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器能夠在全球使用，無需為各個(gè)市場或地區(qū)重新設(shè)計(jì)和驗(yàn)證一種產(chǎn)品。

實(shí)現(xiàn)不受地點(diǎn)限制的連接

圖1  工業(yè)產(chǎn)品的ZigBeeTM示例
ZigBee技術(shù)提供簡單、經(jīng)濟(jì)高效的低功耗無線連接，可以滿足很多市場的需求，包括工業(yè)和家庭監(jiān)控、控制和自動(dòng)化、保健診斷。
在工業(yè)領(lǐng)域，ZigBee技術(shù)有助于改進(jìn)公共設(shè)施和能源管理、物流和庫存追蹤、安全性和訪問控制。它也能夠跟蹤其它系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)和性能監(jiān)控。除了地震檢測器、傾角計(jì)、機(jī)器人和安全系統(tǒng)以外，它還適用于許多其它應(yīng)用。

飛思卡爾憑借在手機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的地位、在射頻半導(dǎo)體工藝方面的廣泛知識(shí)，提供了符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的MC13192射頻數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器。這種功能豐富的雙向2.4GHz收發(fā)器帶有一個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器，可在ZigBee技術(shù)應(yīng)用中使用。它還具有一個(gè)優(yōu)化的數(shù)字核心，有助于降低MCU處理功率，縮短執(zhí)行周期。4個(gè)定時(shí)比較器使用一個(gè)性能較低、價(jià)格低廉的MCU，從而能夠降低成本。廣泛的中斷維修服務(wù)使軟件開發(fā)更具靈活性。PF IC和MCU之間使用串行外圍接口（ISP）連接，從而使用戶能夠使用飛思卡爾龐大產(chǎn)品系列中的任何一種MCU。連接質(zhì)量和電源檢測可為組網(wǎng)和維護(hù)提供必要的數(shù)據(jù)。MC13192提供的特性包括：
◆ 根據(jù)IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，采用ZigBee技術(shù)
◆ 全頻譜編碼和譯碼
◆ 經(jīng)濟(jì)高效的CMOS設(shè)計(jì)幾乎不需要外部組件
◆ 可編程的時(shí)鐘，供基帶MCU使用
◆ 標(biāo)準(zhǔn)的4線SPI（以4MHz或更高頻率運(yùn)行）
◆ 擴(kuò)展的范圍性能（使用外部低噪音放大器功率放大器）
◆ 可編程的輸出功率，通常為0 dB
◆ 超低功率模式
◆ 7條GPIO線路

微控制器和其它應(yīng)用領(lǐng)域
射頻收發(fā)器只是ZigBee-ready技術(shù)平臺(tái)解決方案的一個(gè)組件。處理設(shè)備（例如MCU或DSP）必須集成IEEE802.15.4MAC和ZigBee軟件，才能構(gòu)成完整的解決方案。在這種情況下，飛思卡爾提供全面的、符合標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee-ready解決方案、必需的組合組件、大量微處理器系列和開發(fā)工具。飛思卡爾已經(jīng)推出了HCS08系列的低電壓、低功率微處理器，旨在將MC13192應(yīng)用于ZigBee技術(shù)應(yīng)用中。這些經(jīng)濟(jì)高效的高8位MCU可以擴(kuò)展電池高壽命、提供高性能并將外圍設(shè)備和存儲(chǔ)器集成在一起。它們包括：
◆ MC9S08GB32
◆ MC9S08GB60
◆ MC9S08GT16
◆ MC9S08GB60
對(duì)于需要更高性能的應(yīng)用，可使用其它處理器系列，包括ColdFire處理器、i.MX應(yīng)用處理器、56800/E混合控制器和PowerQUICC集成通信處理器（包括PowerPC核）。

圖2  家庭和診斷產(chǎn)品的ZigBeeTM示例
運(yùn)用ZigBee技術(shù)的家庭消費(fèi)性產(chǎn)品包括：帶有照明和HVAC控制設(shè)備的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、百葉窗控制及遙控器、以及用于機(jī)頂盒和其它娛樂設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。帶有附件接口的消費(fèi)產(chǎn)品可在售后增加ZigBee功能，例如掌上電腦或筆記本電腦中的緊湊型閃存或PCMCIA插槽。醫(yī)療保健市場也能從ZigBee技術(shù)中獲利。健康跟蹤設(shè)備（例如步程計(jì)和心率監(jiān)控器）是典型的目標(biāo)應(yīng)用。使用一種無線組件，引入了無線控制后，在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)和物理療法中使用的設(shè)備可以提高移動(dòng)性。

圖3  飛思卡爾ZigBeeTM-Ready平臺(tái)解決方案傳感器應(yīng)用的框圖示例

傳感器
飛思卡爾開發(fā)了一系列兼容ZigBee技術(shù)的傳感器。使用有線控制網(wǎng)絡(luò)的客戶能夠在他們的應(yīng)用中輕松采用飛思卡爾的與ZigBee技術(shù)兼容的加速和壓力傳感器。這些傳感器基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，使用標(biāo)準(zhǔn)的OEM硬件接口客戶能夠在多種飛思卡爾傳感器解決方案中進(jìn)行選擇這些產(chǎn)品采用了MMA系列加速計(jì)、MPX系列壓力傳感器、MC系列離子和煙霧傳感器集成電路。

MAC層軟件
飛思卡爾開發(fā)了IEEE 802.15.4 MAC軟件，作為ZigBee-ready平臺(tái)解決方案的一部分。它符合標(biāo)準(zhǔn)，體積遠(yuǎn)比BluetoothTM技術(shù)平臺(tái)小巧。因此，IEEE 802.15.4技術(shù)對(duì)微控制器的片上存儲(chǔ)空間要求更小，對(duì)更小功率的要求較低。它的一些主要特性如下：
◆ 可支持對(duì)等的、星狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br/>◆ 可支持可選的上層Z-Stack ZigBee
◆ 省電模式（休眠、應(yīng)用可配置）
◆ 安全性
◆ 載波偵聽多點(diǎn)接入/沖突避免（CSMA-CA）通道訪問
◆ 可選的帶信標(biāo)的超級(jí)幀結(jié)構(gòu)
◆ 有保證的時(shí)間槽（GTS）機(jī)制