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(多图) 基于ZigBee技术的XBee Pro模块在智能公交系统中的应用

西安电子科技大学电路CAD研究所 范国伟 杨刚?? 2010年03月08日 ?? 收藏0

  随着国内经济的高速发展,城市的规模在不断扩大,尤其是各种交通工具的增长更迅速,从而使城市交通需求与供给的矛盾日益突出,而单靠扩大道路交通基础设施来缓解矛盾的做法已难以为继。在这种情况下,智能公交系统(Advanced Public Transportation Systems,APTS)也就应运而生,并且成为近年来国内研究的热点。在智能公交系统所涉及的各种技术中,无线通信技术尤为引人注目。而ZigBee 作为一种新兴的短距离、低速率的无线通信技术,更是得到了越来越广泛的关注和应用。目前市场上也出现了大量与ZigBee相关的各种产品,其中,比较有竞争力的ZigBee解决方案主要有下面几种:

  (1) Freescale:MC1319X平台;

  (2) Chipcon:SoC解决方案CC2430;

  (3) Ember:EM250ZigBee系统晶片及EM260网络处理器;

  (4) Jennic的JN5121芯片;

  经过市场调研,发现Freescale的MC1319X平台功耗低、价格低廉、硬件集成度高,方便二次开发,射频通信系统的稳定性高。所以,在本文的设计中选用了MaxStream公司与ZigBee兼容的以Freescale MC1319x芯片组为核心的XBee Pro RF模块。下面主要介绍Xbee Pro的特性、接口应用、操作模式以及在智能公交无线网络中的应用。

  1? XBee Pro模块的特性与接口

  XBee模块的基本性能参数如下:

  (1)发送功率:100 mW;

  (2)接收灵敏度:-92 dBm;

  (3)室内传输距离为100 m,室外传输距离为1500m;

  (4)RF数据传输速率为250 kbps;

  (5)在3.3 V电源下,发送电流为215 mA,接收电流为55 mA:

  (6)在网络性能方面,具有DSS(直接序列扩频)功能,可以组成对等网、点对点及点对多点网络,具有12个软件可选的直接序列信道,每个信道有65 000个可用网络地址。

  XBee Pro模块体积小,功耗低,接口简单,容易使用,非常适用于低数据速率的短距离通信应用,尤其是无线传感网络的设计应用。XBeePro模块还提供有免费 X-CTU测试软件以便能够轻松测试和配置网络。该模块还可以通过下载该公司最新的固件(Firmware),使用户在使用原有硬件模块的基础上,获得最新的功能,从而为设计提供了极大的灵活性。

  图1所示是XBee Pro模块的引脚图。Xbee Pro有20个引脚。其中引脚中的VCC、GND、DOUT及DIN用于与RS232接口的电路板引脚连接。VCC引脚是电源引脚,范围为2.8~3.4 V;GND为地引脚;DIN引脚信号方向为输入,作为UART的数据输入,通常与处理器的UART接收端TX相连;DOUT引脚信号方向为输出,作为 UART数据输出,通常与处理器的UART接收端RX相连。MaxStream公司发布的fimrwaer版本暂不支持引脚ADO-AD5、DIO0- DIO7以及DO8的功能。

XBee Pro模块的引脚图

  在XBee Pro模块中集成有一个UART接口,其内部结构如图2所示。

内部结构

  当串行数据通过DIN引脚进入XBee Pro模块后,数据会先存储在DI缓冲器中,直到被发送器通过天线发送出去;当天线接收RF数据后,接收数据则先进入DO缓冲器,然后再串行送入主机中。在一定条件下,模块可能无法立即处理串位接收缓冲中的数据,这个时候就需用到CTS流控以此来避免因大量串行数据输人而造成接收缓冲溢出的问题。XBee Pro模块可以通过UART接口直接与控制器的UART接口相连,其硬件接口非常简单实用。

  2 XBee Pro模块的操作模式

  XBee Pro有空模式、接收模式、发送模式、睡眠模式和命令模式等5种操作模式,如图3所示。每一种操作模式都有透明方式和应用程序接口(API)方式两种操作方式。当工作在透明方式时,模块可起到替代串口线的作用,并以字节为单位来处理各种信息;当工作在API方式下,所有进出模块的数据均被包含在定义模块的操作和事件的帧结构中。本设计采用API操作方式。

  API操作要求模块之间采用一种结构化的接口(数据通过一种定义好序列的帧来交互通信来进行通信)来进行通信。同时API规定了通过串口数据帧如何发命令、命令响应以及模块状态信息的传送与接收。

操作模式


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ZigBee? 智能公交?

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