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問　　題： MaxStream的XBee系列ZigBee模塊
 
解決方法： XBee系列ZigBee模塊 

 
一、應用需求
       現(xiàn)代社會的發(fā)展，高速公路已經(jīng)成為交通的一種非常重要的方式。而高速公路上的不同路段，各種燈控又是不可或缺的。比如信號指示燈，照明燈，霧燈等。而且，隨著高速公路里程的增多，各種燈控系統(tǒng)的需求也越來越大。以前，可能是有線方式的燈控系統(tǒng)，但它具有不靈活或布線困難等等諸多缺點。而克服這些缺點最好的方式就是實現(xiàn)無線燈控系統(tǒng)。在無線控制系統(tǒng)的方式中，這幾年流行起來的ZigBee無線技術又是最好的選擇。而MaxStream公司的XBee系列模塊，是目前行業(yè)內(nèi)ZigBee技術實現(xiàn)的最好的OEM模塊之一。能幫助用戶快速實現(xiàn)ZigBee技術的應用。

二、ZigBee技術簡介
       ZigBee是一種無線連接技術的商業(yè)化命名，該無線連接技術主要解決低成本、低功耗、低復雜度、低傳輸速率、近距離的設備聯(lián)網(wǎng)應用。 ZigBee標準基于802.15.4協(xié)議棧而建立，具備了強大的設備聯(lián)網(wǎng)功能，它支持三種主要的自組織無線網(wǎng)絡類型，即星型結構、網(wǎng)狀結構(Mesh)和簇狀結構(Cluster tree)，特別是網(wǎng)狀結構，具有很強的網(wǎng)絡健壯性和系統(tǒng)可靠性。星型結構如圖1所示，網(wǎng)狀結構(Mesh)如圖1所示

圖1：  ZigBee星型網(wǎng)絡結構

       星型網(wǎng)絡結構特點：支持點對點、點對多點通信；中心節(jié)點為ZIGBEE協(xié)調(diào)器，終端節(jié)點為ZIGBEE終端設備；所有數(shù)據(jù)經(jīng)過中心節(jié)點；適合圓形分散、距離較近的傳感器聯(lián)網(wǎng)。

圖2：  ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構

       MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構特點：系統(tǒng)采用多跳式路由通信；網(wǎng)絡容量很大；可以跨越很大的物理空間，適合距離較遠比較分散的結構。MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲結構的網(wǎng)絡具有強大的功能，網(wǎng)絡的所有實體只有要通信范圍之內(nèi)，都可以互相通信，如果沒有直接通路，還可以通過“多級跳”的方式來通信；該拓撲結構還可以組成極為復雜的網(wǎng)絡；除此之外，網(wǎng)絡還具備自組織、自愈功能。

三、ZigBee技術特點
1、通信可靠：系統(tǒng)采用了CSMA－CA的碰撞避免機制，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；采用完全確認的數(shù)據(jù)傳輸機制，保證信息傳輸?shù)目煽啃浴?2、網(wǎng)絡的自組織、自愈能力強：ZigBee的自組織功能：無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點能感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關系，組成結構化的網(wǎng)絡。ZigBee自愈功能：增加、刪除或移動節(jié)點，節(jié)點發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡都能夠自我修復無需人工干預，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。 3、成本低廉：設備的復雜程度低，且ZigBee協(xié)議是免專利費的，這些可以有效地降低設備成本；ZigBee的工作頻段靈活，為免執(zhí)照頻段的2.4GHz，就是沒有使用費的無線通信。 4、網(wǎng)絡容量大：一個ZigBee網(wǎng)絡可以容納最多254個從設備和一個主設備，一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在200多個ZigBee網(wǎng)絡。

四、基于ZigBee技術的無線燈控系統(tǒng)解決方案
        新型的太陽能信號燈控制系統(tǒng)集結了交通管理、交通控制、綠色能源等全新的理念與技術，采用太陽能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電能供電，通過交通燈柱頂端的太陽能電池板來進行聚集和儲存太陽能，然后通過ZigBee主控制器向同一交通崗的各組交通燈發(fā)射控制信號，達到無線同步控制運行的效果。

圖3：  利用ZigBee控制的太陽能信號燈

 圖4：  ZigBee無線燈控原理 

 圖5：基于ZigBee的高速公路無線燈控系統(tǒng)架構

        這種無線燈控系統(tǒng)的具有如下優(yōu)點：無須挖路布設控制線路，各設備之間實現(xiàn)無線自動組網(wǎng)連接，既降低了系統(tǒng)安裝成本，更重要的是避免了傳統(tǒng)安裝方式對交通干擾所帶來的經(jīng)濟損失。隨時可以施工。而且，也避免了由于城市快速發(fā)展，道路拓展等變化對原有預埋管線的干擾。由于系統(tǒng)沒有地面控制箱和控制線路，避免了惡意破壞，大大減少了維護成本。由于系統(tǒng)沒有地面控制箱和控制線路，避免了惡意破壞；而且，整個控制系統(tǒng)的各個模塊具有高集成度，高可靠性和低功耗，低成本，體積小等優(yōu)點，維護保養(yǎng)十分方便，只需更換相應節(jié)點即可，避免了傳統(tǒng)控制線路本身帶來許多麻煩，從而大大減少了設備購置成本，建設安裝成本和系統(tǒng)維護成本。

       另外，從ZigBee技術角度來說，卓越的物理性能，整個網(wǎng)絡所使用的無線頻率是國際通用的免費頻段(2.4 ~ 2.48Ghz ISM)， 傳輸?shù)姆绞绞强垢蓴_能力強的直序擴頻方式（DSSS），特別適合在干擾較大的環(huán)境中使用。網(wǎng)絡的自組織、自愈能力強，ZigBee的自組織功能，無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點能夠感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關系，組成結構化的網(wǎng)絡；ZigBee自愈功能：增加或者刪除一個節(jié)點，節(jié)點位置發(fā)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡都能夠自我修復，并對網(wǎng)絡拓撲結構進行相應地調(diào)整，無需人工干預，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。

五、MaxStream的基于ZigBee技術的XBee系列模塊
         XBee OEM RF模塊是與ZigBee/IEEE 802.15.4 兼容的解決方案，可以滿足低成本低功耗無線傳感網(wǎng)絡的特殊需求。該模塊易于使用，極低的功耗，以及提供設備間關鍵數(shù)據(jù)的可靠傳輸。而且它小巧的外形條件有效的節(jié)省了板卡空間。如圖6所示。

        XBee / XBee-pro模塊工作在ISM 2.4 GHz頻率波段，而且它們是引腳兼容可互換的。該模塊在美國，加拿大，澳大利亞，以色列以及歐洲廣泛使用。建立RF通信不需要任何配置，該模塊的默認配置支持廣泛的數(shù)據(jù)系統(tǒng)應用。也可以使用簡單AT命令進行高級配置。也提供API方式來實現(xiàn)對模塊的自動控制和通訊。他們主要參數(shù)特征如下. 

 
        另外，方便用戶快速上手應用，MaxStream提供開發(fā)套件，為您提供價廉的，一流的無線數(shù)據(jù)通信和支持。該套件包含快速建立和測試長距離無線數(shù)據(jù)鏈路所需要的所有硬件和軟件。更多詳細信息，用戶可瀏覽公司網(wǎng)站：http://www.digi.com.cn/products/newproduct/MAXStream.jsp  和http://www.maxstream.net 。