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基于CC2420的Zigbee无线网络系统的实现

来源:21IC中国电子网/电子科技大学 林炜 吴健?? 2006年12月06日 ?? 收藏0


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??? 和任何网络一样,Zigbee网络也是多点接入网络,这意味着网络中的所有节点对通信介质的访问是同等的。有两种类型的多点接入机制。在没有使能信标的网络中,只有信道是空闲的,在任何时候都允许所有节点发送。在使能了信标的网络中,仅允许节点在预定义的时隙内进行发送。协调器会定期以一个标知为信标帧的超级帧开始发送,并且希望网络中的所有节点与此帧同步。在这个超级帧中为每个节点分配了一个特定的时隙,在该时隙内允许节点发送和接收数据。超级帧可能还含有一个公共时隙,在此时隙内所有节点竞争接入信道。

  1.3? 数据传输机制

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? 传输数据到终端设备和从终端设备传输数据的确切机制随网络类型的不同而有所不同。在无信标的星型网络中,当终端设备想要发送数据帧时,它只需等待信道变为空闲。在检测到空闲信道条件时,它将帧发送到协调器。如果协调器想要将此数据发送到终端设备,它会将数据帧保存在其发送缓冲器中,直到目标终端设备明确地来查询该数据为止。此方法确保终端设备的接收器是被开启的,而且可从协调器接收数据。

  ?在点对点网络中,每个节点必须一直保持它们的接收器为开启状态或者同意在一个时间段内开启它们的接收器。这将允许节点发送数据帧并确保数据帧会被其它节点接收。

  2? RF收发芯片CC2420

?????? CC2420是Chipcon公司推出的首款符合2.4GHz IEEE 802.15.4标准的射频收发器。该器件是第一款适用于Zigbee产品的RF器件。它基于Chipcon公司的SmartRF 03技术,以0.18um CMOS工艺制成,只需极少外部元器件,性能稳定且功耗极低。CC2420的选择性和敏感性指数超过了IEEE 802.15.4标准的要求,可确保短距离通信的有效性和可靠性。利用此芯片开发的无线通信设备支持数据传输率高达250kbps,可以实现多点对多点的快速组网。

  CC2420只需要极少的外围元器件,其典型应用电路如图3所示。
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????????????? CC2420典型应用电路图
?????????????????????????????????????????? ?图3? CC2420典型应用电路图

  它的外围电路包括晶振时钟电路、射频输入/输出匹配电路和微控制器接口电路三个部分。芯片本振信号既可由外部有源晶体提供,也可由内部电路提供。由内部电路提供时需外加晶体振荡器和两个负载电容,电容的大小取决于晶体的频率及输入容抗等参数。

  射频输入/输出匹配电路主要用来匹配芯片的输入输出阻抗,使其输入输出阻抗为50Ω,同时为芯片内部的PA及LAN提供直流偏置。CC2420可以通过4线SPI总线(SI、SO、SCLK、CSn)设置芯片的工作模式,并实现读/写缓存数据,读/写状态寄存器等。通过控制FIFO和FIFOP管脚接口的状态可设置发射/接收缓存器。注意:在SPI总线接口上进行的地址和数据传输大多是MSB优先的。CC2420片内有33个16比特状态设置寄存器,在每个寄存器的读/写周期中,SI总线上共有24比特数据,分别为:1比特RAM/寄存器选择位(0:寄存器,1:RAM),1比特读/写控制位(0:写,1:读),6比特地址选择位、16比特数据位。在数据传输过程中CSn必须始终保持低电平。另外,通过CCA管脚状态的设置可以控制清除通道估计,通过SFD管脚状态的设置可以控制时钟/定时信息的输入。这些接口必须与微处理器的相应管脚相连来实现系统射频功能的控制与管理。


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IEEE 802.15.4? 无线网络协议? CC2420?

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