1 Zigbee技術概述
Zigbee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術，主要適合于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。一般而言， 隨著通信距離的增大，設備的復雜度、功耗以及系統(tǒng)成本都在增加。相對于現(xiàn)有的各種無線通信技術，Zigbee技術將是最低功耗和成本的技術。同時基于Zigbee技術的低數(shù)據(jù)速率和通信范圍較小的特點，也決定了Zigbee技術適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務。Zigbee技術的主要優(yōu)點有：省 電、可靠、成本低、時延短、網(wǎng)絡容量大、安全。
Zigbee是一組基于IEEE批準通過的802．15．4無線標準研制開發(fā)的，有關組網(wǎng)、安全和應用軟件方面的技術標準。它不僅只是802．15．4的名字。IEEE僅處理低級MAC層和物理層協(xié)議，Zigbee聯(lián)盟對其網(wǎng)絡層協(xié)議和API 進行了標準化。完全協(xié)議用于一次可直接連接到一個設備的基本節(jié)點的4K字節(jié)或者作為Hub或路由器的協(xié)調(diào)器的32 K 字節(jié)。每個協(xié)調(diào)器可連接多達255個節(jié)點，而幾個協(xié)調(diào)器則可形成一個網(wǎng)絡，對路由傳輸?shù)臄?shù)目則沒有限制。Zigb ee 聯(lián)盟還開發(fā)了安全層，以保證這種便攜設備不會意外泄漏其標識，而且這種利用網(wǎng)絡的遠距離傳輸不會被其它節(jié)點獲得。
完整的Zigbee協(xié)議套件由高層應用規(guī)范、應用會聚層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。網(wǎng)絡層以上協(xié)議由Zi gbee 聯(lián)盟制定，IEEE802．15．4負責物理層和鏈路層標準。圖1所示為Zigbee協(xié)議架構。
2 Zigbee在汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)中的應用
目前高速公路的車輛交通事故日益增多，很大部分是由于輪胎的氣壓過高或過低導致輪胎爆胎引起的。輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)全天候?qū)喬ダ锏膲毫M行監(jiān)測，對輪胎的漏氣和低壓、高壓進行監(jiān)測和報警，使車輛始終處于安全運行狀態(tài)。盡量避免因輪胎氣壓所導致的交通事故。
Zigbee主要應用在距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間，典型的傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性數(shù)據(jù)、 間歇性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)。根據(jù)設想，它的應用目標主要是：工業(yè)控制( 如自動控制設備、無線傳感器網(wǎng)絡)，汽車無線監(jiān)測( 如輪胎氣壓、溫度等)，醫(yī)護( 如監(jiān)視和傳感) ，家庭智能控制( 如照明、水電氣計量及報警)，消費類電子設備的遙控裝置、PC外設的無線連接等領域。
2．1 系統(tǒng)組成及原理
輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)由輪胎壓力傳感器、控制器、射頻發(fā)射器和接收機組成。輪胎壓力傳感器由摩托羅拉公司開發(fā)的集成電容式壓力傳感器MPXY8020A作為胎壓檢測單元，具有低功耗和全集成的特點。采用Zigbee模塊CC2430作為信號控制處理與發(fā)射接收單元。
裝在每一個車輪胎里的壓力傳感器將輪胎里的壓力、溫度信息經(jīng)射頻發(fā)射器將輪胎壓力、溫度等信息從輪胎內(nèi)部傳送給駕駛室里的接收器模塊，能夠讓駕駛員在汽車運行時了解到輪胎的工作情況，檢測輪胎的氣壓、溫度是否正常，并進行異常報警，確保安全。智能輪胎與汽車儀表盤上一個接受器及顯示器配合，即構成一個輪胎壓力器監(jiān)測系 統(tǒng)( TP MS) 。
2．2 CC2430在汽車檢測系統(tǒng)的應用
發(fā)射接收、數(shù)據(jù)處理元件以CC2430為核心的輪胎壓力檢測系統(tǒng)的原理結構如圖2所示。
1 ) 傳感器數(shù)據(jù)的處理。裝在每一個車輪胎里( 4 個輪在車上，1個備用輪) 的壓力傳感器( Motorola器件號MP XY8020A)是電容型 ME MS壓力傳感器，專用于滿足TP MS在溫度和壓力媒介兼容方面的要求。它是一個單體壓力和溫度傳感器，并具備電源管理和數(shù)字輸出功能。
2 ) 輪胎數(shù)據(jù)發(fā)射。為了保證在惡劣的環(huán)境下收發(fā)數(shù)據(jù)的可靠性，以及根據(jù)本應用信息量小、數(shù)據(jù)簡單的特點，采用信息冗余的方法來保證數(shù)據(jù)可靠地接收，即連續(xù)發(fā)送相同內(nèi)容的信息。數(shù)據(jù)的發(fā)送處理，這里采用CC2430模塊。
3 ) 輪胎數(shù)據(jù)接收。為了降低功率，節(jié)約電池的電能，在駕駛室數(shù)據(jù)處理器中安裝有加速度傳感器，一旦車輛啟動，就激活各輪胎中的壓力檢測發(fā)射電路，車輛停止，輪胎中電路進入睡眠模式。
4 ) 輪胎壓力顯示、報警。根據(jù)輪胎類型、季節(jié)， 可在駕駛室控制器中設置輪胎壓力、溫度數(shù)據(jù)。控制器在車輛運行時連續(xù)接收輪胎數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)分析、保存、顯示。如果出現(xiàn)異常，報警提示駕駛員。存儲在FLASH中的數(shù)據(jù)可供事后分析事故使用。
2．3 CC2430模塊
CC2430芯片以強大的集成開發(fā)環(huán)境作為支持，內(nèi)部線路的交互式調(diào)試以遵從IDE的IAR工業(yè)標準為支持，得到嵌入式機構很高的認可。它結合Chipcon公司全球先進的Zigbee協(xié)議棧、工具包和參考設計，展示了領先的Zigbee解決方案。其產(chǎn)品廣泛應用于汽車、工控系統(tǒng)和無線感應網(wǎng)絡等領域， 同時也適用Zigbee之外2．4 G Hz 頻率的其他設備。
1 ) CC2430芯片的主要特點：高性能和低功耗的8051微控制器核：集成符合IEEE802．15．4標準的2．4GHz的RF無線電收發(fā)機；優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性；在休眠模式時僅0．9的流耗，外部的中斷或RTC能喚醒系統(tǒng)；在待機模式時少于0．6的流耗，外部的中斷能喚醒系統(tǒng)；硬件支持cSMCA功能；較寬的電壓范圍(2．0～ 3．6V)；數(shù)字化的RSSI ／LQ1支持和強大的DMA功能；具有電池監(jiān)測和溫度感測功能；集成了14位模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC；集成AES安全協(xié)處理器；帶有2個強大的支持幾組協(xié)議的USART，以及1個符合IEEE802．15．4規(guī)范的MAC計時器，1個常規(guī)的16位計時器和2個8位計時器；強大和靈活的開發(fā)工具。CC2430的Zigbee基本組成框圖如圖3所示。
12
