基于CC2430和ZigBee2006協(xié)議棧的通信模塊設(shè)計(jì)

2 硬件設(shè)計(jì)
無線通信部分作為監(jiān)測系統(tǒng)中重要的數(shù)據(jù)傳輸通道，不僅需要實(shí)現(xiàn)無線通信模塊之間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送功能，同時(shí)還需要提供數(shù)據(jù)接口與終端數(shù)據(jù)采集部分及本地主控制系統(tǒng)以進(jìn)行連接。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖3所示為無線模塊硬件原理圖。電路選用CC2430芯片作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的核心CPU。選用1個(gè)32．768 kHz的石英諧振器(X2)和2個(gè)電容(C441和C431)組成32．768 kHz的晶振電路；選用1個(gè)32 MHz的石英諧振器(X1)和2個(gè)電容(C191和C211)組成32 MHz的晶振電路。電壓調(diào)節(jié)器可為所有要求1．8 V電壓的內(nèi)部電源供電，電容C241和C421是用來作為電源濾波的去耦合電容，以提高芯片工作的穩(wěn)定性。電路中J1是10引腳JTAG仿真器接口，J2是3．3 V電源接口，J3是CC2430芯片擴(kuò)展輸出口，在擴(kuò)展輸出口上主要預(yù)留了SPI口和整個(gè)PO I／O口。設(shè)計(jì)了2個(gè)發(fā)光二極管指示燈，作為電路調(diào)試指示燈。使用1個(gè)非平衡天線，為了使天線性能更好，在天線與CC2430之間連接了1個(gè)非平衡變壓器。非平衡變壓器由電容C341和電感L321、L331、L341以及1個(gè)PCB微波傳輸線組成，整個(gè)結(jié)構(gòu)滿足RF輸入／輸出匹配電阻(50 Ω)的要求。

3 協(xié)議棧軟件設(shè)計(jì)
軟件開發(fā)的軟件環(huán)境：IAR 7．30B、數(shù)據(jù)分析儀、串口調(diào)試工具以及各硬件驅(qū)動(dòng)軟件等；硬件環(huán)境：計(jì)算機(jī)、CC2430開發(fā)板等。
系統(tǒng)軟件基于TI／Chipcon公司免費(fèi)提供的ZigBee2006協(xié)議棧，以ZStack-1．4．3-1．2．1版本中GenericApp例程為基礎(chǔ)。GenericApp例子基本功能很齊全，而且在ZStack上實(shí)現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。例程沒有多余的功能，所以是典型的ZStack模板，即為用戶提供了一個(gè)通用模板，可以通過它建立自己的應(yīng)用程序。因此，建立一個(gè)項(xiàng)目的方法主要是改動(dòng)應(yīng)用層(APP)程序。
無線通信模塊通過串口分別實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集部分及本地主控制部分的連接。因此，應(yīng)用層軟件主要功能是實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的收發(fā)和無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。在ZStack程序中嵌入了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，用于統(tǒng)一調(diào)度網(wǎng)絡(luò)組建、節(jié)點(diǎn)加入、數(shù)據(jù)收發(fā)等功能運(yùn)行。其工作機(jī)制主要是多任務(wù)事件運(yùn)行機(jī)制，對于同一個(gè)任務(wù)可能有多種事件發(fā)生，需要執(zhí)行不同的事件處理。為了方便，對于每個(gè)任務(wù)的事件處理函數(shù)都統(tǒng)一在一個(gè)事件處理函數(shù)中實(shí)現(xiàn)，然后根據(jù)任務(wù)ID號(hào)(task id)和該任務(wù)的具體事件(event)調(diào)用某個(gè)任務(wù)的事件處理函數(shù)。進(jìn)入該任務(wù)的事件處理函數(shù)之后，再根據(jù)event來判別是該任務(wù)的哪一種事件發(fā)生，進(jìn)而執(zhí)行相應(yīng)的事件處理。任務(wù)處理部分具體流程如圖4所示。

下面詳細(xì)介紹串口部分和無線接收、發(fā)送部分程序。