含ZigBee传感和控制的无线个人区域网络

立无线系统，并将大部分精力集中到应用软件的基础设计。

　　无线(收发器)或射频调制解调器

　　要实施低成本无线联网系统，应考虑几个RF调制解调器特性。大多数经济高效的WPAN RF解制解调器解决方案都建议采用2.0-3.4V的电源。

　　对轻量无线网络来说，低数据速率足以支持监视、传感和控制功能，并能够帮助管理系统功耗。就像前面提到的那样，2 MHz信道(其中信道间距为5 MHz)中具有全展频编解码、速率为250 kbps及以下的O-QPSK数据通常为这类应用选择。在这种环境中，收发器唤醒，收听开放信道，并以较低数据速率发射小型数据包，直到显示了下一事件时才关闭。顺序排列、快速加电延迟、低数据速率和小型数据包允许802.15.4收发器选择数据传输最有效的时间增量。

正如前面所述，对传感和控制子系统来说，数据传输范围和功率要求最好用WPAN软件堆栈解决方案进行支持。典型范围是0-10米，然而很多解决方案都提供远远超过300米的视线范围。

　　查看与规划设计有关的可用收发器信道的数量和类型非常重要。可供选择的收发器信道让设计人员能够选择利用那些最能降低噪声的信道，特别是远离更为拥挤的2.4GHz WiFi 信道。对于较嘈杂的操作环境，有经验的厂商会提供三到四条噪声可能较低的2.4GHz信道。

　　建议设计人员在0-4 dBm范围内寻找典型的发射输出功率。一般情况下，-90 dBm范围内的接收灵敏度就足以满足传感、监控和控制功能的需要。已缓冲的发射和接收数据包能够为将与收发器结合使用的低成本MCU简化数据管理。无线或收发器还应提供链路质量和能量检测功能，以便进行网络性能评估。

　　多种节电模式都可以节约电力，从而最大限度地降低系统功耗。这些模式通常包括单数字微安范围内的断开电流、冬眠电流和睡眠电流。当范围或环境需要较低功率就能实现发射和接收目标时，输出功率的可编程性还让设计人员进一步降低了功耗。确保在所选解决方案中提供这些功能将有助于最大限度地延长以电池为电源的全功能/协调器或最终节点设备的电池使用寿命，通常都能达到电池的货架寿命。

　　再看看其他一些必要的外围设备，如用来降低MCU资源要求的内部计时器比较器。通用输入/输出端口(GPIO)的配置和计数各有不同。GPIO在很大程度上取决于应用中其他设备的接口要求。在那些用独立MCU提供收发器灵活性的解决方案中，通信通过串行外围设备接口(SPI)端口进行处理。正如预料的那样，当无线和MCU集成到一个封装或芯片时，收发器就通过机载或内部SPI命令信道与MCU进行通信。而且，集成解决方案还包括低噪声放大器(LNA)、带内部电压控制振荡器(VCO)的功率放大器、集成的发射/接收交换机、机载电源调节、全展频编解码，从而降低了系统的外部组件需求和系统总成本。

　　一系列系统时钟配置为设计人员提供了最终系统设计的灵活性。允许外部时钟源或用于CPU计时的晶体振荡器选件是最适当的。调制解调器时钟通常都需要 16MHz外部晶振。调整调制解调器晶振频率的能力有助于维持IEEE 802.15.4规范所要求的严格标准。

　　根据最终设计的复杂性和要求，设计人员最好由那些通常根据内存大小提供多个网络软件拓扑替代方案和和多种硬件配置的厂商来服务。这包括采用4K 字节及以上MCU闪存大小的简单MAC配置。完全符合802.15.4标准的MAC和完全兼容ZigBee的拓扑通常采用大约20K 字节至128K 字节的MCU闪存。

　　使用厂商提供的参考设计、硬件开发工具和软件开发工具来简化设计流程。对于硬件开发工具来说，简单的"入门"指南、融入了用于可视监控的LED和LCD的必要主板、电缆和电池等，提供了轻松的开箱即用体验。这些工具使设计人员能够在几分钟内建好网络，如实评估网络和解决方案性能。过去的有些软件设计工具，具体来说就是那些支持完全符合ZigBee的网络的软件设计工具使用起来非常困难。为了降低RF调制解调器准备工作的复杂性，那些提供基于图形用户界面(GUI)的软件设计工具厂商能够引导设计人员逐步完成收发器设置。

天线设计也是一个复杂问题，特别是对于那些没有什么RF设计经验的数字设计人员。通常，设计人员会考虑以下这些因素，例如正确的天线选择、天线调节、匹配、增益/损失、以及所需的辐射模式等。从收发器厂商提供的应用说明中获得一些基本的天线知识也是一个办法，然而，大多数数字工程师更愿意采用提供天线设计厂商的解决方案，这让他们能够把精力集中到应用设计上。希望天线解决方案的天线设计以完整Gerber文件形式提供，这样就可以直接提供给印刷电路板制造商进行实施。提供这种天线设计解决方案的厂商解决了与高质量天线设