如何实现将无线传感器网络升级到ZigBee PRO

一、ZigBee 技术日趋完善

ZigBee技术是一种工作在900MHZ和2.4GHZ频段的新兴无线网络技术，具有中等通讯距离 (10米到数百米)，比较灵活经济的通讯速率(40Kbps到250Kbps)，并且有星状，网状(MESH)，树状等多种网络拓扑，低的功耗等特点，所以在当今无线通讯技术和无线网络技术领域，占用重要的一席之地，图一描述了以监视和控制为主要应用方向的ZigBee技术，在当今新兴无线网络技术中的位置。

 
图1 ZigBee在新兴无线网络技术中的位置

ZigBee技术诞生后，经历了一个不断完善的成长过程，其核心技术是软件协议栈，从2004年2月的第一个版本ZigBee 2004，到2007年开发完成的ZigBee 2007，ZigBee PRO，历时4年，不断完善和不断改进，在网络可靠性，网络容量，低功耗，抗干扰等多个方面，技术日趋完善。

 
图2是ZigBee协议栈升级的历史

与ZigBee 2004、ZigBee 2006相比较，ZigBee 2007/pro进行了如下技术上的完善和改进：

ZigBee 2007/pro 是工业级和商业级协议栈

ZigBee 2007/pro 适合于大型网络(超过1000个节点的大型无线传感器网络)

ZigBee 2007/pro 改进了路由方式，是路由更加可靠，路由表格更加节省内存。

ZigBee 2007/pro 增加了高级跳频技术，具有超强网络抗干扰能力。

ZigBee 2007/pro 可以分包传输长数据包。

ZigBee 2007/pro 提供商业级的加密通讯。

ZigBee-2007 规范定于了两套高级的功能指令集( feature set)：分别是ZigBee 功能命令集和ZigBee PRO 功能命令集。(ZigBee 2004和2006都没有和不兼容这两套新的命令集)。

ZigBee 协议栈模式(Stack Profile 1) 是2006发布，目标是消费电子产品和灯光商业应用环境，设计简单，使用在少于300个节点的网络。

ZigBee PRO协议栈模式 (Stack Profile 2) 发布在 2007年目标是商业和工业环境，支持大型网络，1000个以上网络节点，相应更好的安全性。

 
图3是ZigBee 2007协议栈的新结构

升级到ZigBee 2007/PRO对无线单片机的硬件要求

ZigBee无线网络的基本部件包括协调者(coordinator )路由器(router) 和终端节点( end device)，这些基本部件的核心都是一个完整的，具有IEEE802.15.4标准无线收发器和微处理器(单片机)的片上系统SoC(也称为无线单片机)，由于ZigBee 2007和ZigBee RO软件协议栈比较复杂，需要较大的内存空间和较大的运算处理能力，所以，需要无线单片机具有这样的能力，才能升级到ZigBee 2007/PRO协议栈，表一是部分可以升级到ZigBee2007/PRO的无线单片机系统。

 

目前市场上的一些无线单片机由于设计定位和推出时间等原因，不能升级到ZigBee 2007和ZigBee PRO ， 对于8051内核的8位无线单片机，如果闪存少于128K，一般不能不能升级到ZigBee 2007 ( 例如CEL公司最近推出的具有8051内核的ZIC2410 无线单片机，内存只要96K， 所以不能升级到ZigBee 2007)， 另外采用TINY OS 和CC2420组成的系统，由于缺乏TI和FREESCAL公司的支持，也很难很快升级到ZigBee PRO协议栈。

将无线传感器网络升级到ZigBee PRO的具体步骤

当你选择了具有升级能力的ZigBee无线单片机系统后，升级你的无线传感器网络系统到功能强大的最新ZigBee PRO协议栈，是一件不困难的事情，这是因为FREESCAL和TI公司强大的技术开发团队，已经将ZigBee 2007和ZigBee PRO的庞大的而且复杂的技术规范，做成了完整的软件代码包和容易使用的API命令，各种直观的表演和测试软件，让任何熟悉单片机的工程师，都很容易上手和入门。

下面，让我们来看看一个典型升级的过程：

第一步，你需要去 Freescale公司和TI公司网站，下载完整的ZigBee PRO协议栈包装，可能有几十兆的大小，可能需要简单的注册，但是都是完全是免费使用的。

第二步，你需要选择一个具有ZigBee PRO开发能力的开发系统，表1列出了部分系统，使用国产化的开发系统，最大的好处在于可以方便的获得技术支持和服务。图四是一个典型的无线龙通讯公司生产的ZigBee PRO开发系统。

 
图4 典型的ZigBee PRO国产化开发平台

第三步，你需要下载编译调试工具，表1的列出系统都是使用IAR公司的强大开发平台，你可以到IAR公司网页下载评估版和快速开始评估系统，都是免费的。安装这些系统是非常容易的事情。

第四步，编译和调试，从IAR编译调试平台，打开各种ZigBee PRO的工程文件，你可以看得各种已经做好的软件代码，这些代码就是神秘的ZigBee PRO协议栈和各种应用接口软件代码和工程文件，图五是一个打开文件的实例。

 
图5 典型的ZigBee PRO 工程文件和代码

然后，你