基于射频芯片CC2420的ZigBee无线通信设计

　　0 引言

　　为满足小型、低成本设备的无线联网要求，2000年12月IEEE成立了IEEE802.15.4工作组，致力于定义一种适于固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线连接技术——ZigBee技术。本文针对使用PIC18系列单片机及CC2420为RF收发器，从ZigBee节点的硬件及ZigBee通信协议和协议栈方面，介绍了ZigBee无线通信网络的组成。

　　1 ZigBee技术简介

　　2002年8月ZigBee联盟成立，由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成。IEEE802.15.4的ZigBee标准于2003年5月获得批准。

　　ZigBee技术的物理层和链路层协议主要采用IEEE802.15.4标准，而ZigBee联盟负责网络层和应用层的开发，以及制定其安全协议和市场推广等。IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和868/915 MHz物理层。两个物理层都基于DSSS直接序列扩频技术，使用相同的物理层数据包格式。ZigBee在2.4 GHz频段有16个信道，能够提供250 kb/s的传输速率，采用O-QPSK调制；915 MHz和868 MHz分别是欧洲和美国的ISM 频段，这两个频段的引入避免了2.4 GHz附近各种无线通信设备的相互干扰。在916MHz频段有10个信道，传输速率为是40 kb/s，在868 MHz频段只有一个信道，传输速率为20 kb/s，这两个频段都采用BPSK调制。

　　2 ZigBee节点的硬件构成

　　2.1 典型的ZigBee节点硬件

　　ZigBee协议栈对系统微处理器的要求有：8位微处理器；完全的协议栈：ROM<32K；简单功能节点协议栈：ROM约6K；协调器还需要足够的RAM，用于保存节点器件数据库、传输路由表等。

　　可供选用的单片机种类较多，本设计所选用的是PIC18系列的单片机，因此要创建典型的ZigBee节点至少必须具备以下组件：一片带SPI接口的PIC18F单片机；一个带有所需外部元件的RF收发器；一根天线，可以是PCB上的引线形成的天线或单极天线。ZigBee节点的构成如图1所示，控制器通过SPI总线和一些离散控制信号与RF收发器相连。控制器充当SPI主器件而RF收发器充当从器件。控制器实现了IEEE 802.15.4 MAC层和ZigBee协议层。