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ZigBee与传统网络的无缝接入

2011-09-07
作者:致远电子
来源:来源:微型机与应用2011年第7期

1 前言
ZigBee网络的优异性在之前的文章中已经有所提及,为扩展ZigBee网络的应用范围,需要从使用场合、通信距离等方面做延伸。本文讲述ZigBee到图1所示串口、USB、以太网和GPRS网络的转换技术,通过这些技术,ZigBee得以向其他网络开放。

2 ZigBee接入串口
ZigBee最常见的接入方式是TTL串口,因为SOC的ZigBee芯片一般都有TTL串口,无论是面对MCU还是PC,都是最简便易用的接口形式,到达实际的通信应用,包含RS232、RS485和RS422等形式,本文提及的USB、GPRS和以太网都是以此为基础的。ZigBee转串口模块如图2所示。

ZigBee数据链路层传输原则一般为两种:第一种是透明传输,即串口收到的数据原样地发给无线,不添加任何字节,当需要发给不同的目标地址时,使用特殊的配置命令,这种方式在多点传输的情况下,耗时会比较大,但是在定点传输的时候,效率很高。第二种方式为协议帧传输,即在每个数据包的前面添加目的地址等信息,这样会占用一定字节的负载数据,并且在定点大数据量传输时,会产生不必要的数据信息,两种方式都会硬件CRC校验,因此不存在需要重复信息进行冗余性保护的问题。
3 ZigBee接入USB
PC要管理ZigBee网络,需要一个类似“上网卡”的设备,插到最常用的USB口。目前最为简便的方案是低成本ZigBee芯片加串口转USB芯片,这种方案会在PC上生成一个虚拟串口,通过此串口,即可使用ZigBee管理配置软件。市面上的ZigBee分析仪、网关,基本采用此方案。相比于使用带USB接口的高级MCU,这个方案不仅成本低,复杂性也低,PC开发的软件只要对串口编程即可。
周立功公司的ZigBee-U产品即为USB转ZigBee“上网卡”,在现场调试ZigBee网络时,ZigBee-U配合PC进行网络扫描,单点测试通信,对于故障排查非常有用。
4 ZigBee转CAN网络
在某些场合CAN网络已经铺设,为在其上架设无线ZigBee网络,需要使用ZigBee转CAN网关,ZigBee模块自身带串口,只要添加一个CTM8251T模块,即可完成物理层的转换。其上运行符合客户需求的CAN协议帧,实现ZigBee和CAN网络的互相转换。
此类型的网关在井下矿道人员检测中,作为无线路由基站“定位参考点”,根据信号强度定位人员的位置。如图3所示。

5 ZigBee接入互联网
  ZigBee属于短距离无线通信技术,范围有限,为实现远程监控,可以接入到互联网中,这类型的网关内部集成嵌入式TCPIP协议栈,可以通过配置实现互联网的访问。
在具体实施过程中,也可由以太网作为有线的骨干网,在合适位置接出ZigBee以太网网关,即可完成类似CAN网络形式的组网,在西安某油田就使用此方案进行ZigBee网络覆盖。ZigBee转以太网如图4所示。


6 ZigBee接入手机网络
为实现ZigBee网络到手机网络GPRS的联通,需要一个ZigBee到GPRS的转换网关,这种类型的网关具有一张手机卡,能通过上网的形式连接到监控中心的网络程序上,使用时,先把监控中心的公网IP地址和端口号配置到网关中,这样网关在上电后就会主动连接上监控中心,并把监控中心下发的数据通过ZigBee转发给一线的终端设备,同时还会把终端设备通过ZigBee上传的数据转发到监控中心。目前智能无线路灯控制系统中,现场到监控室的连接基本上是采用此方案。ZigBee转GPRS模块如图5所示。

7 结语
通过本文可以看到ZigBee网络已经不是单一的网络,通过各种类似外交官的网关转换技术和产品,ZigBee已经嵌入到目前主流的通信网络中,这种开放性可以弥补ZigBee技术自身的局限性,ZigBee技术在不断的推广,必然也会带来网关产品的蓬勃发展。

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