XPort与ZigBee模块的Internet接入技术

3 ZigBee模块

ZigBee模块LM2455-EM的核心是韩国RadioPulse公司推出的一款片上系统芯片MG2455-F48。它完全兼容IEEE 802．15．4标准和ZigBee标准，为家电控制、无线传感器网络等ZigBee应用提供一种无线解决方案。由RF收发器、嵌入式8051核微控制器、内部Flash存储器一般I／O口和定时器、UART等外围设备组成；通信速率有250 kbps、500 kbps、1 Mbps，提供μ-law／a-law／ADPCM语音编码支持，具有96 KB的Flash程序存储空间和8 KB数据内存。

在空旷场合，通信距离可以达到200 m。其功耗很低，在睡眠模式下，电流消耗低于1μA；在接收状态下，电流消耗为33．2 mA；在发送状态下，0 dBm时电流消耗为30．6 mA，8 dBm时电流消耗为43 mA。MG2455-F48采用四侧无引脚扁平48引脚封装方式。

MG2455-F48芯片集成了符合ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器，具有通信距离远、抗干扰能力强、组网灵活、性能稳定可靠等优点，能实现点对点、一点对多点、多点对多点间的数据透明传输，可组成星型、树型、蜂窝型等网络拓扑结构。数据通信方式包括广播方式和按照目标地址发送方式。 RadioPulse公司以库文件的形式为用户提供ZigBee协议栈软件，用户可使用Keil等工具软件编译自己的应用程序。

4 XPort的配置

XPort上电后需要进行配置，使其符合用户需要的工作状态。Lantronix公司提供了相应的工具软件Lantron-ix Devicelnstaller。运行该软件，如果XPort供电正常且已经接入网络，该软件会自动搜寻到该设备。可以通过3种方式配置XPort：浏览器方式(推荐使用，图形用户界面)，Telnet：远程登陆方式和串口方式。

首先使用DeviceInstaller软件为其分配一个有效的IP地址，然后设置XPort的串口工作方式，最后设置其网络参数。使用协议选择TCP，工作模式为接收连接。需分配一个本地端口，如果选择主动连接，则需要选择远程主机的IP地址和端口号，其他默认设置即可。

使用浏览器配置XPort的参数需要人工手动设置，而使用基于命令行的串口方式可实现自动设置。用户编写的XPort参数设置程序，上电时自动启动进入监视模式，完成相关参数设置。由于XPort内置Web服务器，可以使用JAVA applet编写自己的网页程序，烧写到XPort的用户存储空间，然后在程序中使用Socket．receive()和Socket．send()处理用户自己的数据。

5 ZigBee网络构建

ZigBee网络有星型、树型、网状等多种组网方式。组建成什么网络应根据需要而定。对各家电问没有通信需求，也没有扩展通信距离需要的，可以构建成星型网络。在星型拓扑结构中，所有的终端设备都与唯一的中央控制设备——PAN协调器通信，终端设备之间的通信通过PAN协调器的转发来完成。终端设备要么是通信的起点，要么是通信的终点；PAN协调器则既可以是通信的起点，也可以是通信的终点。

在一个ZigBee网络中，设备类型分为ZigBee协调器、ZigBee路由器、ZigBee终端设备，PAN协调器就是ZigBee协调器。 ZigBee协调器是一个起网络控制中心作用的FFD，它不单为网络控制而存在，还可以有自己的应用。与XPort连接的ZigBee模块LM2455- EM就充当ZigBee协调器的角色，负责网络的创建。

创建一个新的网络需要用到以下几个网络层原语。

①NLME-RESET．request原语：实现对网络层复位，清除所有内部变量和路由发现表记录。

②NLME-NETWORK-FORMATION．reqctest原语：创建一个新的ZigBee网络。只有充当ZigBee协调器的全功能设备才能尝试建立一个新网络，在创建网络之前，它首先会请求MAC层执行能量检测扫描。

③NLME-PERMIT-JOINING．request原语：允许一个ZigBee终端设备加入网络。

构建网络代码由ZigBee协议库文件实现的main()函数来调用。它可以在ZUSER_INIT()中实现，也可以在ZUSER_MAIN()中实现。处理用户自己数据则在ZUS-ER_MAIN()中实现。运行在ZigBee协调器中的main()函数通过一个死循环调用ZUSER_MAIN() 来执行任务和工作，其伪代码如下：



结语

ZigBee作为智能家居的实现技术之一，有着很好的应用前景。本文给出了一个简单而高效的解决方案，使Zig-Bee终端设备能够便捷地接入 Internet，用户通过浏览器就可以操作和控制家电。用该方法实现嵌入式设备入网，不再需要在设备中增加以太网控制器并在MCU中实现TCP／IP协议，可大大降低系统设计复杂度，缩短开发周期。随着网络技术的不断发展，更多的产品会连接到网络上，通过更小的设备来完成细分的工作。嵌入式终端设备入网既是需求，又是趋势，该方法同样适合于其他通过串口交换数据的嵌入式设备联网。

参考文献

1. Lantronix Corp XPort Data Sheet 2009
2. RadioPulse Inc LM2455EM Datasheet VER.1.4 2008
3. 李文仲.段朝玉 ZigBee无线网络技术入门与实践 2007
4. 瞿雷.刘盛德.胡咸斌 ZigBee技术及应用 2007

作者：三峡大学 王立波  陈慈发 来源《单片机与嵌入式系统应用》  2009（7）