zigbee⽆线传感器⽹络设计与实现（源代码）_ZigBee射频⽆
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0 引 ⾔
近年来，⽆线传感器⽹络技术得到了飞速发展，由于2.4 GHz 通信频段免费、开放等特性，各种基于该频段的通信协议，如Wi-Fi、蓝⽛等技术已相当成熟，并得到了⼴泛应⽤。ZigBee 是⼀种基于IEEE802.15.4 标准的低功耗个域⽹协议，该协议基于2.4 GHz 频段，是⼀种低成本、低功耗的近距离⽆线组⽹通信技术，近年来⼴泛应⽤于各种射频通信领域，如区域定位、视距数据传输、物联⽹标签、车⽤⽆线电⼦设备等。
1 系统总体框架
该系统总体上分为两个部分：第⼀部分是控制器与射频模块部分；第⼆部分是外围扩展电路部分。具体的系统框架图如图1 所⽰。
2 控制器与射频模块设计⽅案
主控电路是整个系统的核⼼，它负责整个节点的全⾯调度与控制。考虑到设备运⾏维护的便利性、系统的集成性等特点，主控电路除具备数据的处理能⼒外，还能够存储⼀定量的数据。本设计采⽤了基于ZigBee 技术的射频芯⽚CC2430为核⼼。该器件集成了51 内核的MCU 控制器与RF 收发器，因此控制器模块与射频模块部分采⽤了整体设计模式。同时，⽚上还具备FLASH 存储器，能⽅便地存储数据。该器件体积⼩，性能稳定，运算速度快，可扩展性能好，能较好满⾜本设计的各种需要。
2.1 CC2430 控制器电路配置
在本设计中，主控单元承担外围器件扩展与控制、A/D转换、数据传输等功能。CC2430 属于⾼度集成的SOC 系统，其I/O ⼝设计紧凑，并具备复⽤功能，因此，在设计中需要尽量节约I/O ⼝的使⽤，必要时可对其进⾏扩展。同时，设计还应具备在线下载与调试功能，以⽅便⼯程应⽤的需要。
2.1.1 I/O⼝配置
CC2430 具有21 个数字I/O ⼝引脚，即P0、P1、P2.它们均是8 位I/O ⼝。每个⼝都可以单独设置为通⽤I/O 或外部设备I/O.除了两个⾼输出⼝P1_0 和P1_1 之外，其余均⽤于输出。本设计相关I/O ⼝通过插接件形式进⾏预留，以⽅便不同场合使⽤及扩展，具体如图2 所⽰。
2.1.2 调试接⼝
本设计CC2430 具备在线调试与下载功能，可根据需要进⾏⾃由配置。图3 所⽰是CC2430 调试接⼝图，该接⼝通过调试接⼝引脚P2.2与P2.1 组成，它们分别⽤作调试时钟与调试数据信号引脚。
2.2 时钟与复位
CC2430 的晶振采⽤⼆级设计，⼀级是32 MHz，另⼀级是32.768 kHz.在CC2430 整机⼯作模式下(PM0)，这两种晶振需共同⼯作；⽽在PM1 和PM2 电源模式下(省电模式)，只有32.768 kHz 晶振⼯作；在PM3 模式下，两者全关。同时，在RBIAS1 和RBIAS2(22、26引脚)引脚上须外接1% 精密电阻，为32 MHz 晶振提供精确偏置电流的具体电路如图4所⽰。
CC2430 具备上电复位功能，也可采⽤⼿动复位。只需要将第10 引脚RESETn 强⾏拉⾄低电平，即可完成复位。
2.3 CC2430 射频模块
CC2430 射频模块部分的设计如图5 所⽰。在本设计中，CC2430 除P2_3 和P2_4 引脚预留外接晶振
外，P0_0 ⾄P2_2引脚全部引出作为接⼝。
RF 输⼊输出采⽤⾼阻抗差分式，引脚分别为RF_n 与RF_p.
本设计采⽤单极天线，为了获得最好的通信性能，应采⽤⾮平衡变压器，以达到阻抗匹配的作⽤。
如图5 所⽰，分⽴器件L321、L331、L341 以及C341 构成⾮平衡变压器，⽤来连接差分输出端和单极天线。由于天线距离RF 引脚有⼀段距离，所以需要针对天线到RF 引脚的反馈传输线设计阻抗匹配。由于是单极天线，所以匹配阻抗为50 Ω，这部分阻抗由⾮平衡变压器和PCB 微带传输线组成，λ 为PCB 传输线上微波波长，微带传输线实际上就是λ/2 阻抗匹配。
TXRX_SWITCH 是⼀个模拟电源输出引脚， 可为CC2430 内部的低噪声放⼤器(LNA)和功率放⼤器(PA)提供校准电压。此引脚必须通过外接DC 电路连接⾄RF_n 和RF_p 引脚。当CC2430 处于接收状态时，TXRX_SWITCH内部接地，为LNA 提供偏置电压，引脚上可得到低电平；当芯⽚处于发送状态时，TXRX_SWITCH 内部接供电电压，为PA 提供偏置电压，引脚上可测得⾼电平。另外，该电路的
外接天线采⽤SMA 接⼝。

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