發布日期：2022-05-20 點擊率：55
1 引言
ZigBee 是一種新興短距離、低功耗、低傳輸速率的無線傳感器網絡通信技術。以IEEE802.15.4 為標準，通過傳感器節點相互通信，以接力的方式將采集數據傳到另一個網絡節點或協調器節。該技術使用免費的IMS 的2.4GHz、915M 和868MHz 頻段，傳輸速率為20K 至250Kbps,具有雙向通信功能。它適用于通信數據量不大，傳輸速率相對較低，分布范圍較小的，而且成本和功耗較低的場合。
隨著計算機分布式處理、互聯網等技術被廣泛應用，計算機的聯網需求迅速擴大。如何通過現有網絡基礎設施對傳感器網絡進行遠程管理，逐漸成為傳感器網絡和計算機網絡研究課題。
基于ZigBee 和以太網的無線網關設計就是在無線傳感器網絡和互聯網之間搭建一條數據傳輸通道。
本設計中數據傳輸系統將ZigBee 數據包轉化為以太網的TCP/IP 協議的數據包，實現數據在兩個協議之間的雙向傳輸，搭建聯系二者之間的一條透明傳輸通道，完成ZigBee 技術和以太網互通，從而實現對現場的監測和遠程控制。
2 系統概述
結合ZigBee 和以太網的數據傳輸網絡體系統包括ZigBee 網絡和以太網兩部分。ZigBee 網絡通過網絡節點將采集數據以多跳變的方式傳送到ZigBee 匯接點，匯接點將數據發送到網關，網關進行ZigBee數據包解析，從數據包中提取有效信息數據，進行協議轉換和數據包重新封裝打包成TCP/IP 數據包，經過以太網傳輸將數據送到控制中心，完成整個網絡的數據傳輸。圖1 給出了結合ZigBee 網絡和以太網的數據傳輸網絡體系結構。
圖1 結合ZigBee 和以太網的數傳網絡體系結構
網關是建立在傳輸層以上的協議轉換器，連接ZigBee 和以太網兩個相互獨立的網絡，實現ZigBee和以太網協議轉換，并將數據壓縮打包封裝，在轉發之前經MCU（微處理器）將它轉化為另一種數據包格式，而不需要外加協議轉換器件，完成二者之間的協議轉換和數據傳輸。從結構圖可抽象出結合ZigBee和以太網的網關結構，如圖2 所示。
圖2 結合ZigBee 和以太網的網關結構
3 芯片選型
3.1 ZigBee 芯片的選型
選用成都Chipcon 公司的無線收發芯片CC2430 作為本設計ZigBee 網絡的傳輸方案。
CC2430 是一顆真正片上系統芯片，內部集成一個高性能2.4GHz 直接序列擴頻 （DSSS）射頻收發器核心和一顆工業級加強型8051 內核[3],無需再選另外的處理器，使設計簡化。
3.2 以太網芯片的選型
選取臺灣RETLTEK 公司的網卡芯片RTL8019,該芯片ISA 總線高度集成，具有價格低，接口簡單，不需要轉接芯片，兼容性強等特點。
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