[实用新型]基于ARM的ZigBee无线网络协调器

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线监测电子技术，特别是涉及一种基于嵌入式微处理器ARM平台的ZigBee无线网络协调器技术，具体来说是用于ZigBee无线网络中心节点的协调器，属于嵌入式无线网络系统应用领域。

背景技术

随着计算机技术及网络通信技术的快速发展，各种无线传输技术正飞速地进入许多应用领域，与有线设备相比，无线传输具有成本低、携带方便、无需布线等优点。而在标准林立的短距离无线通信领域，ZigBee(紫蜂)的快速发展可以说是令人始料未及。自从2004年年底ZigBee标准确立，到2005年年底相关芯片及终端设备总共销售了1500亿美元，比被业界“炒”了多年的蓝牙，Wi-Fi产品进展都要快！

ZigBee是基于IEEE 802.15.4无线标准的有关组网、安全和应用软件方面的无线技术标准。ZigBee无线技术拥有耗能低、成本低、复杂度低、网络容量大、安全性高、工作频段灵活、延时短等优点。每个ZigBee协调器可连接多达255个节点，几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目没有限制。完整的Zigbee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。网络层以上协议由ZigBee联盟制定，IEEE802.15.4负责物理层和链路层标准，应用会聚层将主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上。ZigBee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。ZigBee技术在ZigBee联盟和IEEE 802.15.4的推动下，结合其他无线技术，可以实现无所不在的网络。不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有巨大的应用价值，未来在应用中还可以涉及人类日常生活和社会生产活动的几乎所有领域。

自ZigBee标准发布到现在，ZigBee无线产品提供商逐步增加，并且有越来越多的产品种类涌现出来。但随着激烈竞争的日益加剧，越来越多的提供商更加关注ZigBee的优点：即低成本和低功耗。因此，他们采用具有尽可能低的成本和功耗的微控制器作为ZigBee产品的控制器，并且发布了单芯片解决方案(即将无线收发器和控制器集成到一个芯片上)。用户乐意接受单芯片方案，因为它能够大大降低成本，缩短研发周期，加速上市时间，从而对促进ZigBee的应用起到积极的作用。但是，对这种追求低成本的方法来说，在面对ZigBee的多样化的应用时面临着一些限制。

在ZigBee无线网络中包含三种设备类型：ZigBee无线网络协调器、ZigBee无线路由器和ZigBee无线终端设备。ZigBee无线网络协调器是整个ZigBee无线网络的中心，它负责的功能包括建立、维持和管理网络、分配网络地址等许多任务，因此其性能必须高于ZigBee无线网络中其他类型的设备。对于简单的网络和应用，ZigBee无线网络中的三种设备可以使用同样的控制器。但随着网络的扩展和应用复杂度的增加，ZigBee无线网络协调器的负担加重，将渐渐超过单芯片的能力，从而在很大程度上限制了ZigBee应用的扩展。因此，ZigBee无线网络协调器应该使用与其他设备不同的控制器，并且对具有高性能控制器的需求日益提升。对于ZigBee无线网络协调器所使用的控制器，除了功耗和成本之外，还要着重考虑性能。

ARM(Advanced RISC Machines)是对一类微处理器的通称，也是一种技术的名字。目前，ARM微处理器已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点：体积小、低功耗、低成本、高性能；支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；大量使用寄存器，指令执行速度更快；大多数数据操作都在寄存器中完成；寻址方式灵活简单，执行效率高；指令长度固定等等。在工业控制领域，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战，而且目前已有超过85％的无线通讯设备也采用了ARM技术，ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。

实用新型内容