发布时间 : 星期六 文章2013西邮毕设毕业论文 - 图文更新完毕开始阅读
基于CC2430无线信道选择的软件设计
其调制过程如图2-1，图2-2（PPDU：物理层协议数据单元）： PPDU比特数 差分编码器 比特到片序列转换 BPSK调制 调制信号
图2-1 868/915MHz频段的调制过程
PPDU 比特数 差分编码器 比特到片序列转换 O-QPSK调制 调制信号
图2-2 2.4GHz频段的调制过程
物理帧的第一个字段是四个字节的前导码，收发器在接收前导码期间，会根据前导码序列的特征完成片同步和符号同步。帧起始分隔符（SFD）字段长度为一个字节，其值固定为0xA7，标识一个物理帧的开始。收发器接收完前导码后只能做到数据的位同步，通过搜索SFD字段的值0xA7才能同步到字节上。帧长度由一个字节的低7位表示，其值就是物理帧的长度。而且物理帧的负载长度是可变的，称之为物理服务数据单元（PSDU），一般用来承载MAC帧。简要描述见表2-1：
4字节 前导码 （preamble） 同步头 表2-1 IEEE802.15.4 物理帧 1字节 1字节 SFD 帧长度 （7比特） 保留位 长度可变 PSDU 物理帧头 PHY负载 IEEE802.15.4 mac层（IEEE802.15.4的重点部分）MAC层主要功能有协调器产生并发送信标（信标使能模式），普通设备根据协调器的信标帧与协调器同步，支持关联（一个设备加入一个特定的网络时，向协调器注册以及身份认证的过程）与取消关联操作（在ZigBee中也相当重要），支持无线信道通信安全，使用CSMA-CA机制访问信道，支持时槽保障机制，支持不同设备的MAC间的可靠传输。
2.4.2网络层次
网络层次是一个逻辑上的概念，不是什么实体，比如物理层，我们可以理解
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为物理收发机,MAC层可以理解为调整什么时候开收发机，数据链路层可以理解为检查开了收发机以后，那效果怎么样，能不能很好的完成任务，网络层就是要把分散的单元连成一个网络，应用层就是说明任务要干什么，当然典型的TCP/IP网络的七层结构也可以用这种类比的方式进行思考。
ZigBee网络层的主要功能就是提供一些必要的函数，确保ZigBee的MAC层的正常工作（实际上就是提供网络支持）。为了向应用层提供其接口，网络层提供了两个必须的功能服务实体，这些个实体只是逻辑上的概念，有助于理清楚逻辑思维。如图2-3所示：
图2-3 网络层参考模型
MCPS-SAP（MAC公共部分子层的服务接入点），MLME-SAP(MAC管理实体服务接入点)，NLDE-SAP（网络层数据实体服务接入点），NLME-SAP（网络层管理实体服务接入点），实际上所谓的管理实体就是管理如何组织不同的数据，以实现不同的功能，按照上面网络层次的分析，网络层的参考模型逻辑不难理清。网络层数据实体通过网络层数据实体服务；网络管理层实体通过网络层管理实体服务接入点（NLME-SAP）提供网络管理服务。网络层管理实体利用网络层数据实体完成一些网络的管理工作，并且完成对网络信息库（NIB）的维护和管理。网络层通过MCPS-SAP和MLME-SAP接口，为MAC层提供接口，通过NLDE-SAP与NLME-SAP接口为应用层提供接口服务。上述工作流程只是一个逻辑，事实上只要懂得上述流程就可以组织相关代码，所谓的服务接入点并没有什么具体的操作，只是一个逻辑层次的过度。 2.4.3应用层
要了解应用层先要了解两个概念：
Profile：在ZigBee网络中，两个设备之间的通信的关键是同意一个Profile（模式），典型例子就是智能家居。这个ZigBee Profile是一个配置文件，允许一系列设备类型交换控制消息来构造一个无线智能家居应用。这个概念容易跟描
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述（discriptor）混淆。一般而言可以做如下理解：Profile是对逻辑设备及其接口的描述集合，是面向某个应用类别的公约、准则。Descriptor是为分布式应用提供的描述项，多种描述项共同组成描述集合Profile。它根据应用必须处理的数据包和必须执行的操作来描述分布式应用配置文件使得ZigBee 设备可以互操作。ZigBee 联盟已经定义了很多标准的这样的配置（Profile是配置文件的一种）文件，比如远程控制开关配置文件和光传感器配置文件等。任何遵循某一标准配置文件的节点都可以与其他实现相同配置文件的节点进行互操作。所以说profile是面向某个应用，解决一系列事务的公约，是对逻辑设备及其接口关系的描述集合。任何遵循这一描述集合的节点之间都可以交互工作（只要双方可以通信）。
ZDO：ZDO（ZigBee设备对象）是在应用层中的一种应用解决方案。它位于ZigBee协议栈的应用支持子层之上。ZDO负责初始化应用支持子层、网络层、安全服务提供模块及非1-240断点应用的的其他ZigBee设备层；另外ZDO还负责从终端应用收集配置信息来实现设备和服务发现、安全管理、网络管理、绑定管理和节点管理功能。其实可以理解为ZDO就是与ZigBee设备相关的一些应用层逻辑范畴上的设备操作的一些杂七杂八的算法的集合，整个ZigBee其实就是一个大算法，在应用层上有些零碎的关于设备操作的算法，我们就把它称作为ZDO，虽然这样说不够全面，但在绝大多数情况下这种理解还是行的通的。
APS应用支持子层模型如图2-4（ZigBee应用层中的核心部分，事实上只有这一部分才是应用层逻辑的描述）：
APSDE-SAP APSME-SAP 支持子层数据实体 支持子层管理实体 APSIB NLDE-SAP NLME-SAP
图2-4 应用支持子层参考模型
APSDE（应用支持子层数据实体），APSME（应用支持子层管理实体），NLDE（网络层数据实体）NLME（网络层管理实体），图中简明的标明了应用支持子层的工作流程，这只是一个逻辑操作，分析时可以仿照网络层的逻辑进行分析，应用支持子层的数据实体（APSDE）向网络层提供数据服务，完成两个或多个设备
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之间传输应用层数据单元。APSDE将应用层协议数据单元加上适当的协议帧头生成应用子层的协议数据单元。APSDE还包括绑定，集团地址过滤，可靠传输，拒绝重复（数据链路层的相关处理，与MAC层上方的数据链路层交叉，在ZigBee中没有明确的数据链路层，但网络层次只是一个逻辑上的概念，有与没有这个网络层次的概念，只要有一套完整的逻辑就说的过去的），大批量传输，碎片传输，流控制，阻塞控制等服务。而APSME提供应用层信息库管理，安全服务等功能
应用层主要有应用帧和确认帧两种具体内容，可依据协议栈的说明进行填写。
2.5 ZigBee的应用
ZigBee并不是用来与蓝牙或者其他已经存在的标准竞争，它的目标定位于现存的系统还不能满足其需求的特定的市场，它有着广阔的应用前景。ZigBee联盟预言在未来的四到五年，每个家庭将拥有50 个ZigBee器件，最后将达到每个家庭150个。据估计，到2007 年，ZigBee市场价值将达到数亿美元。其应用领域主要包括：
家庭和楼宇网络：空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等
工业控制：各种监控器、传感器的自动化控制 商业：智慧型标签等 公共场所：烟雾探测器等
农业控制：收集各种土壤信息和气候信息
医疗：老人与行动不便者的紧急呼叫器和医疗传感器等。
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