大四專題期末報告.doc

大四專題期末報告 研究Zigbee溫度感測器架構及程式撰寫 -溫度感測監控 指導教授:楊智旭 指導研究生:馬志豪 指導研究助理：陳大鵬 專題生:葉伯璘、柯森喜 目錄索引 第一章　緒論 2 1-1 前言 2 1-2研究動機與目的 3 第二章　研究介紹 3 2-1 ZigBee介紹 3 2-2 ZigBee內含架構 4 2-3 ZigBee的優缺點 5 第三章 研究方法與步驟 9 3-1　IAR原始碼燒入及編輯程式 9 3-2 圖形操控介面 11 第四章　總結 15 4-1 本專題未來延伸 15 4-2 結論 16 參考文獻 17  第一章緒論 前言 隨著網際網路成熟，無線網路傳輸繼續也日新月異。Zigbee在國際已是廣泛使用的無線傳輸方式，使用IEEE 802.15.4制定的通訊協定。有著低耗能、低傳輸速率的特性適合用在需要長時間使用且不需大量資訊流通的環境。 研究動機與目的 現代文明的進步讓人們有舒適的生活環境，伴隨而來的是一大量不同功能的家電用品產生。電線走火的情形時有耳聞，這讓我們想到了， 如果能有個東西能隨時幫我們監控家庭用品的使用溫度，又或者可以幫忙使用者對於工廠操作器具的溫度做適當的管理，便能減低工廠、家庭火災的發生。也可使用於火場煙霧警報器之中，當溫度超過某一設定的溫度時，警報器便會響起，並把溫度數據透過Zigbee無線傳輸到電腦上，讓管理者能在第一時間內知道，並有效率的通報消防單位，使其能有效的運用。 研究介紹 2-1 ZigBee介紹 ZigBee的命名源自於蜜蜂在發現花粉時，展現鋸齒形(zigzag)的舞蹈，但是在人類眼中隨意跳動的舞蹈確能將花及蜂蜜的位置精確的傳達給同伴。ZigBee為一由ZigBee Alliance制定之無線網路協定，使用 IEEE 802.15.4 標準的媒體存取層與實體層。相對其它網路傳輸有低速、低耗電、低成本的特色、支援大量網路節點與多種網路拓撲。 圖 1:ZigBee與Wi-Fi、藍芽的比較 2-2 ZigBee內含架構 ZigBee內涵架構分為為實體層(PHY)、媒體存取層(MAC)、網路層(NWK)、應用層(APL)等。由IEEE 802.15.4主導實體(PHY)層、媒體存取控制(MAC)層。 ZigBee Alliance整合並且針對不同的需求開發不同功能的Z-stack，ZigBee Alliance至今仍再做ZigBee的推廣。當然使用者也可以依照自己的需求修改應用層以符合自己的需求。 圖 2:ZigBee各層的分布 2-3 ZigBee的優缺點2-3-1優點 低功耗：在待機模式下大約只會消耗約3mA，在低耗電待機模式下更只消耗約0.5μA電流，工作電流也只有27~30mA，如此的低功耗使得在工作結束前，可能都沒有跟換電池的必要 成本低：一般Zigbee IC及模組的價格不高 網路安全：Zigbee提供了資料完整性檢查。且採用AES-128加密演算法確保安全性 支援三種型態網路架構:在800MHz頻道的20kbps、在900MHz頻道的40kbps，與在2.4GHz頻道的250kbps 網路容量高：ZigBee可採用星狀、片狀和網狀拓樸結構，由一個主節點(Zigbee Coordinator)管理最多254個子節點(End Device)，；主節點與主節點之間可再連結最多65000個節點，點與節點間會互相偵測， 可串連拉長傳輸有效距離：傳輸範圍約介於10～75m之間，利用功率放大器增加RF發射功率，增加到1～3km。更遠的傳輸距離必須透過路由器和節點間通信的接力來達成。 2-3-2 缺點 節點有效距離短: 傳輸範圍約只介於10～75m之間 資料傳輸速率低：只有10kbps到250kbps，相對藍芽等其他種類無線傳輸速率低上許多 本次專題在無線傳輸的部分是採用Chipcon所研發的ZDK來做為開發套件，其外觀如圖3所示。 圖3：CC2430ZDK外觀 這個套件的硬體部分，包含了EB(Evaluation Boards)板如圖所示及DB(Demonstration Boards)板如圖所示。可以用來當作發射端和接收端。板子上是以一顆Chipcon所開發的CC2430晶片為主要元件，這顆CC2430就是Zigbee晶片。 圖4：EB(Evaluation Boards)板 圖5：DB(Demonstration Boards)板 第三章 研究方法與步驟 圖6：IAR軟體 3-1　IAR原始碼燒入及編輯程式 IAR Embedded Workbench程式幾乎是我們專題的第一個步驟。在這裡我們可以查看跟修改ZigBee兩板的程式碼瞭解其實際的運作。