致谢 23
1 绪论
1.1 ZigBee的背景与展望
因为在现有的无线通信技术中,存在组网范围有限、通信协议相当繁杂等问题,所以电气和电子工程师协会(即IEEE)成立了802.15.4工作小组,开发了新的协议:802.15.4协议。该协议是在面向家庭网络通信协议(即Home RF Lite)的基础上开发的。在2001年,ZigBee联盟(ZigBee Alliance)成立,随后国外很多的公司不断加入,使ZigBee迅速得到发展。 ZigBee协议在2003年正式发布,时隔仅一年后,在2004年时,ZigBee V1.0随即诞生,但这个时候的ZigBee只能组建星型拓扑和树形拓扑,网络安全性很低,不能满足市场的需要。为此在从2006年到2007年,相继推出了ZigBee2006、ZigBee2007以及ZigBee Pro。目前ZigBee联盟入盟会员多达150多家并在不断发展壮大,涉及领域包括:智能家居、工业、农业等短距低速的无线通信行业。
目前国内在,对ZigBee技术的研究相比国外比较滞后,具有自主品牌的ZigBee应用产品还不是很多,人们只能在相关学术报道上看到一些探索性的文章,根据市场调查发现,ZigBee在现实应用领域的需求非常大,具有很大的市场。比如楼宇自动化、工业检测、智能防盗等领域。源-自/优尔+文,论`文'网]www.youerw.com
有人会问:市场上现在有很多成熟的无线通信技术,为什么还要研究ZigBee呢?这是因为ZigBee在2.4GHZ的通用频段传输速率很低,所需流量很小,它弥补了市场上现有无线通信技术的不足,与他们是相互补充关系。令人振奋的是国家将物联网被纳入十二五计划中,这给ZigBee技术的发展和壮大提供了前所未有的机遇。我相信在将来的某一天,人们可以享受到ZigBee技术带给人们廉价、便捷的服务。
以上可以看出,ZigBee技术在国内发展前景和市场应用空间是非常巨大的,机遇难得。
1.2 ZigBee技术在电动车遥控防盗系统设计中的意义
现在“环保低碳”的理念越来越深入人心,电动车正好迎合了市场潮流,逐渐受到不同阶层人的青睐。随着电动车的不断普及,它在给人们生活带来便利的同时,由于利益的驱使,不法分子开始不断盗窃电动车,给人们带来不少困扰。ZigBee技术由于其自身的特点,非常适合电动车遥控防盗系统的设计,解决人们的烦恼。
ZigBee技术应用于电动车遥控防盗有以下几个特点[1]:
(1) 费用低:ZigBee的协议简单并且免费的,无需专利费,而且集成度较高,成本低。
(2) 节约电量:因为 ZigBee的睡眠/唤醒时钟周期很短,所以收发传输据的功耗较低。两节五号的电池最长可供其工作2年之久。
(3) 可靠性高:ZigBee采用了带有避免冲突的载波侦听多路访问方法(即CSMA/CA),可确保数据的可靠性,于此同时为了解决数据与数据之间的矛盾,ZigBee为个别的服务留下了时隙。
(4) 安全性高:在ZigBee协议栈中,各层都有对应的加密防护方法。比如在物理层和媒体介质访问层中,对数据进行了AES-128算法加密,并且还提供了鉴权功能。
1.3 本论文的主要内容和结构
本文主要研究内容是:将ZigBee技术应用到日常电动车的遥控防盗中,其中以无线射频单片机CC2430作为主要控制芯片,它能够支持ZigBee协议。该设计首先从ZigBee的基本概念出发,详细分析了ZigBee在无线通信中的特点,然后分别从硬件电路和软件网络建立进行研究设计,最后得出最终设计结果。