摘要：采用ZigBee協(xié)議組成無線網絡，設計出可以自動接入該無線網絡的節(jié)點，使用了基于ZigBec技術的CC2530芯片和FPGA。摒棄了以往采用MCU控制CC2530的方式，對本身具有8051內核的CC2530芯片進行更大限度地利用。詳細地論述了一種新型無線網絡節(jié)點的設計方法，實現(xiàn)了可靠和高速的無線網絡數據傳輸，具有操作方便快捷、低功耗和便于移動的優(yōu)點。
關鍵詞：ZigBec；CC2530；FPGA；無線網絡

引言
在當今的技術領域，使用ZigBee協(xié)議進行組網正趨向于成熟。使用ZigBee技術，可以簡單地組建一個廣泛適用、穩(wěn)定可靠的無線網絡，這種網絡由多個具有計算處理、無線通信、傳感技術以及控制能力的單節(jié)點構成。ZigBee技術利用全球公用的公共頻率2．4 GHz，應用于監(jiān)視、控制網絡時具有低成本、低耗電、網絡節(jié)點多、傳輸距離遠等特點。無線網絡根據應用環(huán)境和要求的不同有著不同的種類劃分，在醫(yī)療、保健、化學處理和災難救助等領域應用廣泛。并且靜態(tài)節(jié)點和動態(tài)節(jié)點隨社會發(fā)展開始相互結合，使得整個網絡更加靈活。本文設計了一種無線網絡節(jié)點，在靜態(tài)的無線網絡結構中能動態(tài)地作為一個節(jié)點參與組網，不再采用MCU控制以CC2530為主芯片的模塊的方式，而采用CC2530與FPGA相互傳輸控制；使用CC2530所具有的ZigBee協(xié)議進行互聯(lián)，實現(xiàn)一種新型的動態(tài)無線網絡節(jié)點的設計。

1 網絡協(xié)議與結構
1．1 ZigBee協(xié)議
ZigBee是以IEEE 802．15．4無線標準為基礎開發(fā)的無線傳感器網絡協(xié)議，是IEEE第一種用于傳感器與制動器等監(jiān)測和控制應用的開放無線標準。無線傳感器網絡由許多功能相同或不同的傳感器節(jié)點組成，而每個傳感器節(jié)點由數據采集、數據處理和控制、通信和電源4個模塊組成。節(jié)點在網絡中負責完成數據的采集、收發(fā)和轉發(fā)。作為ZigBee協(xié)議網絡節(jié)點，需要有IBEE 802．15．4標準的PHY和MAC層，這兩層組成了控制和數據傳輸的架構，ZigBee層架構如圖1所示。

ZigBee在底層具有OSI模型開始的兩層架構，物理層(PHY)定義了無線射頻特征，支持2種不同的信號：2450 MHz和868／91 5 MHz。本文使用的頻段在2．4GHz ISM。IEEE 802．1 5．4標準允許在這個全球頻段內使用250 kbps的數據速率，還可以提供1 6個不同的信道。而介質訪問控制層(MAC)負責相鄰設備間的單跳數據通信，它與網絡層連接，經過相互協(xié)調和數據傳送來工作，也建立設備間的單跳數據通信的協(xié)調、關聯(lián)和安全。網絡層(NWK)支持的網絡拓撲有星型、樹型和網格型。應用層則包括APS子層、ZDO和管理平臺以及應用對象架構。由ZigBee架構可知它們的相互關聯(lián)：安全服務提供層(SSP)保護了應用層、網絡層(NWK)和介質訪問控制層(MAC)，由此建立起了安全機制；而安全服務提供層(SSP)則是通過ZDO和管理平臺進行初始化和配置的，要求實現(xiàn)高級加密標準。
1．2 無線網絡結構
ZigBee網絡由一個中心協(xié)調器(Coordinator)和多個路由器(Router)組成。路由器在網絡中為全功能節(jié)點(Full Function Device)，和選配的終端節(jié)點(End Device)一起組成了ZigBee網狀網。ZigBee網狀網拓撲結構如圖2所示。