Zigbee网络架构+ZigBee的体系结构+理解zigbee节点的实现的案例+“51单片机” 和 “zigbee” 、 “cc2530芯片” 之间的关系+芯片cc2530

ZigBee技术具有强大的组网能力，可以形成星型、树型和网状网，可以根据实际项目需要来选择合适的网络结构；以下拓扑结构的节点，均是指支持zigbee协议的并以其通信技术手段，实现节点处所需要功能的产品（例如，完整的电路板，参考后面）。星形拓扑是最简单的一种拓扑形式，他包含一个Co-ordinator（协调者） 节点和一系列的 End Device（终端）节点。每一个EndDevice 节点只能和 Co-ordinator 节点进行通讯。如果需要在两个 End Device 节点之间进行通讯必须通过Co-ordinator 节点进行信息的转发。这种拓扑形式的缺点是节点之间的数据路由只有唯一的一个路径。Co-ordinator（协调者）有可能成为整个网络的瓶颈。实现星形网络拓扑不需要使用 ZigBee 的网络层协议，因为本身IEEE 802.15.4的协议层就已经实现了星形拓扑形式，但是这需要开发者在应用层作更多的工作，包括自己处理信息的转发。树形拓扑包括一个Co-ordinator（协调者）以及一系列的 Router（路由器） 和 End Device（终端）节点。Co-ordinator 连接一系列的 Router 和 EndDevice, 他的子节点的 Router也可以连接一系列的 Router 和End Device. 这样可以重复多个层级。树形拓扑的结构如下图所示：需要注意的是：           Co-ordinator 和 Router 节点可以包含自己的子节点。           End Device 不能有自己的子节点。           有同一个父节点的节点之间称为兄弟节点           有同一个祖父节点的节点之间称为堂兄弟节点树形拓扑中的通讯规则：每一个节点都只能和他的父节点和子节点之间通讯。如果需要从一个节点向另一个节点发送数据，那么信息将沿着树的路径向上传递到最近的祖先节点然后再向下传递到目标节点。这种拓扑方式的缺点就是信息只有唯一的路由通道。另外信息的路由是由协议栈层处理的，整个的路由过程对于应用层是完全透明的。Mesh拓扑(网状拓扑) 包含一个Co-ordinator和一系列的Router 和EndDevice。这种网络拓扑形式和树形拓扑相同；请参考上面所提到的树形网络拓扑。但是，网状网络拓扑具有更加灵活的信息路由规则，在可能的情况下，路由节点之间可以直接的通讯。这种路由机制使得信息的通讯变得更有效率，而且意味这一旦一个路由路径出现了问题，信息可以自动的沿着其他的路由路径进行传输。 网状拓扑的示意图如下所示：通常在支持网状网络的实现上，网络层会提供相应的路由探索功能，这一特性使得网络层可以找到信息传输的最优化的路径。 需要注意的是，以上所提到的特性都是由网络层来实现，应用层不需要进行任何的参与。MESH 网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能；星型和族树型网络适合点多多点、距离相对较近的应用。注1：ZigBee的体系结构  ZigBee体系结构主要有物理（PHY）层、媒体接入控制（MAC）层、网络/安全层以及应用框架层构成，如下图所示：图1 ZigBee的体系结构    由上图可知：IEEE 802.15.4标准定义了ZigBee协议的PHY层和MAC层，而ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化，还开发了安全层，这才真正形成了ZigBee协议栈。 其中PHY层的特征是启动和关闭无线收发器，能量检测，链路质量，信道选择，清除信道评估（CCA），以及通过物理媒体对数据包进行发送和接受。 MAC层的特征是：信标管理，信道接入，时隙管理，发送确认帧，发送连接及断开连接请求。除此之外，MAC层为应用合适的安全机制提供了一些方法。 网络/安全层主要用于ZigBee的LR WPAN网的组网连接、数据管理以及网络安全等。  应用框架层主要为ZigBee技术的实际应用提供一些应用框架模型，不同应用场合，不同厂商提供的应用框架是有差异的。注2：理解zigbee节点的实现的案例注3：

“51单片机” 和 “zigbee” 、 “cc2530芯片” 之间的关系

51单片机：是一款比较老的单片机，至于单片机你可以把它理解成电脑中的CPU。
Zigbee：是一短距离、低功耗的局域网无线通信技术，但可以进行自组网。
CC2530：是TI公司推出的一款芯片，里面包含了51单片机的内核与Zigbee技术，而且TI提供了很好的Zigbee协议栈以及决解方案。

注4：芯片cc2530

ti公司最新zigbee芯片cc2530f256，工作在2.4ghz频段，是符合ieee 802.15.4规范的真正片上系统解决方案，也是目前众多zigbee设备产品中表现最为出众的微处理器之一。其主要特性如下：(1)片内集成增强型高速8051内核处理器，支持代码预取;256kflash程序存储器，支持最新zigbee2007pro协议;8k数据存储器;支持硬件调试[3]。(2)支持2v-3.6v供电区间，具有3种电源管理模式：唤醒模式0.2ma、睡眠模式1ua、中断模式0.4ua。包括处理器和智能片内外设在内的模块，具有超低功耗的特点[3]。(3)片内集成5通道dma;mac定时器;1个16位、两个8位普通定时器;32khz睡眠定时器;电源管理与片内温度传感器;8通道12位ad转换器;看门狗等智能外设[3]。高密度集成化电路节约设计成本。(4)应用范围包括2.4g-hz ieee 802.15.4系统、rf4ce远程控制系统、zigbee网络、家居自动化、照明系统、工业测控、低功耗wsn等领域[3]。cc2530芯片结构如图3所示。图3 cc2530片内功能模块图 3.2硬件整体设计在网络节点硬件平台中，cc2530需要实现的功能以及外围模块主要有3个部分：通过a/d口控制传感器模块进行数据采集;控制无线rf模块完成数据收发;通过i/o口相应主机控制。传感器采集的数据也可通过i/o口与微处理器相连，通过rs232接口可实现网络节点与pc机的通信[3]。外围硬件电路原理图如图4所示。图4 网络节点硬件参考电路图由于cc2530芯片内集成了许多特色功能模块，因此，其典型的外围电路也就非常简洁。其中，主时钟晶振采用32mhz无源晶振以及32.768khz时钟晶振;无线rf模块外围电路采用无巴伦的阻抗匹配网络，天线使用50欧鞭状负极性天线，