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基于ZigBee和以太网的无线网关设计

来源:互联网
1 引言

ZigBee 是一种新兴的短程,低功耗,低传输无线传感器网络通信技术。基于IEEE802.15.4 ,传感器节点彼此通信以便以中继方式将收集的数据发送到另一网络节点或协调器部分。该技术使用免费的IMS 的2.4GHz,915M 和868MHz 频段,频率为20K 至250Kbps,双向通信。它适用于通信数据量小,传输速率相对较低,分布范围小,成本和功耗低的应用。

随着计算机分布式处理,互联网等技术的广泛应用,对计算机网络的需求迅速扩大。如何通过现有网络基础设施远程管理传感器网络已逐渐成为传感器网络和计算机网络的研究课题。

基于ZigBee 和以太网的无线网关设计是在无线传感器网络和Internet之间建立数据传输通道。

在本设计中,数据传输系统将ZigBee 数据包转换为以太网的TCP/IP 协议数据包,实现两种协议之间数据的双向传输,并在两者之间建立透明传输通道,完成ZigBee 技术和以太网互操作性,用于现场监控和远程控制。

2 系统概述

与ZigBee 和以太网相结合的数据传输网络体系统包括ZigBee 网络和以太网。 ZigBee 网络以多跳方式通过网络节点将收集的数据发送到ZigBee 汇接点。串联点将数据发送到网关,网关执行ZigBee数据包解析,从数据包中提取有效信息数据,并执行协议转换,数据包重新打包成TCP/IP 数据包,数据发送通过以太网传输到控制中心,完成整个网络的数据传输。图1 显示了与ZigBee 网络和以太网相结合的数据传输网络架构。

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图1 结合ZigBee 和以太网数据传输网络架构

网关是在传输层上构建的协议转换器。它将ZigBee 和以太网连接到两个独立的网络,实现ZigBee和以太网协议转换,并打包和压缩数据。转发前是MCU(微处理器)。将其转换为另一种数据包格式,无需外部协议转换设备即可完成两者之间的协议转换和数据传输。从结构图中可以抽象出组合ZigBee和以太网的网关结构,如图2中的 所示。

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图2 结合ZigBee 和以太网网关结构

3 芯片选型

3.1 ZigBee 芯片的选型

成都Chipcon 公司的无线收发器芯片CC2430 被选为ZigBee 网络的传输方案。

CC2430 是真正的片上系统,集成了高性能2.4GHz 直接序列扩频 (DSSS)RF收发器内核和工业级增强型8051 内核[3],无需额外的处理。该设备简化了设计。

3.2 以太网芯片的选型

选择TLLTEK 公司的网卡芯片RTL8019,芯片ISA 总线高度集成,价格低廉,接口简单,无需适配器芯片,兼容性强等特点。 123

 
 
 
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