ZigBee技术及应用PDF电子书下载

1.1引言 1

1.2无线组网通信 2

1.3几种近距离无线通信技术 3

1.4 ZigBee是什么 5

1.5 ZigBee能干什么 6

1.6 ZigBee的主要特性 7

1.7 ZigBee产品示例 9

1.8 ZigBee基础 10

1.8.1低速无线个域网LR-WPAN的特点 10

1.8.2 ZigBee中的设备 11

1.8.3 ZigBee网络拓扑 11

1.8.4 ZigBee协议架构 13

1.8.5服务原语 14

2.1物理层规范 15

2.1.1物理层概述 15

2.1.2物理层服务规范 15

2.1.3物理层数据格式 19

2.1.4物理层的常量和属性 19

2.1.5 2.4 GHz频段的物理层技术 20

2.1.6 868／915 MHz频段的物理层技术 21

2.1.7通用射频规范 22

2.2 MAC层规范 22

2.2.1 MAC层服务规范 23

2.2.2 MAC层帧格式 46

2.2.3 MAC层命令帧 52

2.2.5 MAC层功能描述 56

2.2.6 MAC层安全规范 78

2.2.7 MAC-PHY信息交互流程 87

3.1应用层规范 95

3.1.1应用层规范概述 95

3.1.2 ZigBee应用支持子层（APS） 99

3.1.3 ZigBee应用框架 111

3.1.4 ZigBee设备配置文件 121

3.1.5 ZigBee设备对象（ZDO） 142

3.2网络层规范 151

3.2.1网络层规范概述 151

3.2.2网络层服务规范 152

3.2.3网络层帧格式 166

3.2.4网络层命令帧 167

3.2.5网络层功能详述 169

3.3安全服务规范 197

3.3.1安全服务规范概述 197

3.3.2 MAC层安全服务 201

3.3.3 NWK层安全服务 203

3.3.4 APS层安全服务 205

3.3.5安全处理公共基础 215

3.3.6安全服务功能详述 216

4.1概述 227

4.1.1主要特性 227

4.1.2软件支持 228

4.1.3模块框图及引脚配置 228

4.1.4数据传送模式和包结构 231

4.1.5接收和发送路径 231

4.2系统层MOMEM操作系统 232

4.2.1电源连接 232

4.2.2测试引脚SM与复位使用方法 233

4.2.3与MCU之间的接口 233

4.2.5 GPIO特性 235

4.2.6 MC13192／MC13193数字信号特性汇总 236

4.2.7收发器RF接口操作和外部连接 236

4.2.8低功耗问题 237

4.3 SPI寄存器 242

4.3.1概述 242

4.3.2强制寄存器初始化 242

4.3.3寄存器模型 242

4.3.4寄存器详细介绍 245

4.4串行外部设备接口（SPI） 269

4.4.1概述 269

4.4.2 SPI基本操作 270

4.4.3 SPI单个处理 272

4.4.4符号／数据格式 273

4.4.5 SPI递归处理 273

4.4.6程序复位（写寄存器地址0x00） 277

4.5操作模式 277

4.5.1概述 277

4.5.2低功耗模式 279

4.5.3主动模式 281

4.5.4运行频率 291

4.5.5发送功率调整 291

4.5.6 2.4 GHz锁相环（PLL）解锁中断 292

4.6计数器信息 292

4.6.1事件计数器模块 292

4.6.2事件计数器时基 293

4.6.3设置当前计数值 294

4.6.4读当前计数值 294

4.6.5锁存时间标记 294

4.6.6事件计数器比较器 295

4.6.7预期的事件计数器用法 296

4.7中断 298

4.7.1中断源与输出引脚IRQ 298

4.7.2状态位pll_lock_irq及其操作 300

4.7.3状态位attn_irq及其中断操作 301

4.7.4退出低功耗模式的中断 301

4.8各种功能 301

4.8.1复位功能 301

4.8.2通用1／O 302

4.8.3晶体振荡器 303

4.8.4时钟输出引脚CLKO 305

4.8.5输入引脚ATTN 305

4.9应用 306

4.9.1晶体振荡器基准频率 306

4.9.2典型电路 306

4.9.3晶振规格 308

4.10电气特性 309

4.10.1极限参数 309

4.10.2推荐条件 309

4.10.3直流电气特性 310

4.10.4交流电气特性 310

5.1概述 312

5.2主要特性 312

5.3引脚配置 313

5.4电路描述 316

5.5 IEEE 802.15.4调制方式 317

5.6配置简述 319

5.7评估软件 319

5.8 4线串行配置和数据接口 319

5.8.1引脚配置 319

5.8.2寄存器存取 319

5.8.3状态字节 321

5.8.4选通命令 321

5.8.5 RAM存取 321

5.8.6 FIFO存取 323

5.8.7 SPI的多个存取 323

5.9微控制器接口和引脚描述 324

5.9.1配置接口 324

5.9.2接收模式 324

5.9.3 RXFIFO溢出 326

5.9.4发送模式 326

5.9.5总控和引脚状态 327

5.10解调器、符号同步和数据判定 327

5.11帧格式 328

5.11.1同步头 328

5.11.2帧长度域 329

5.11.3 MAC协议数据单元 329

5.11.4帧校验序列 330

5.12 RF数据缓冲 330

5.13地址识别 332

5.14应答帧 333

5.15无线通信控制状态机 334

5.16 MAC安全操作 334

5.16.1密钥 334

5.16.2当前时间／计数器 336

5.16.3单独加密 336

5.16.4内嵌式安全操作 336

5.16.5 CTR 337

5.16.6 CBC-MAC 337

5.16.7 C.CM 338

5.16.8时序 338

5.17线性中频和自动增益控制 338

5.18 RSSI／能量检测 338

5.19链路质量指示 339

5.20空闲信道评估 339

5.21频率和信道编程设置 340

5.22电压控制振荡器和锁相环自校准 340

5.23输出功率编程设置 341

5.24晶体振荡器 341

5.25输入／输出匹配 342

5.26发送测试模式 342

5.26.1未调制的载波 342

5.26.2已调制的频谱 342

5.27系统考虑和指导方针 344

5.28印刷电路板设计建议 346

5.29天线的考虑 346

5.30配置寄存器 347

5.31测试输出信号 363

5.32应用电路 366

5.33极限参数 369

5.34运行条件 369

5.35电气规范 370

6.1概述 374

6.2主要特性 375

6.3引脚和I／O口配置 375

6.4 8051 CPU 378

6.4.1简介 378

6.4.2复位 378

6.4.3存储器 378

6.4.4特殊功能寄存器 383

6.4.5 CPU寄存器和指令集 387

6.4.6中断 387

6.4.7振荡器和时钟 391

6.5外部设备 391

6.5.1 I／O口 391

6.5.2 DMA控制器 399

6.5.3 MAC计数器 407

6.5.4 AES（高级加密标准）协处理器 412

6.5.5 USART 416

6.6无线模块 423

6.6.1 IEEE 802.15.4调制方式 424

6.6.2选通命令 425

6.6.3 RF寄存器 425

6.6.4中断 426

6.6.5 FIFO存取 427

6.6.6 DMA 428

6.6.7接收模式 428

6.6.8 FIFO溢出 429

6.6.9发送模式 429

6.6.10总控和状态 430

6.6.11解调器、符号同步器和数据判定 430

6.6.12帧格式 430

6.6.13同步头 431

6.6.14帧长度域 432

6.6.15 MAC协议数据单元 432

6.6.16帧校验序列 432

6.6.17 RF数据缓冲器 433

6.6.18地址识别 434

6.6.19应答帧 434

6.6.20无线控制状态机 435

6.6.21 MAC安全操作 437

6.6.22线性中频和自动增益控制设置 437

6.6.23接收信号强度指示器／能量检测 437

6.6.24链路质量指示 437

6.6.25空闲信道评估 438

6.6.26频率和信道编程设置 438

6.6.27电压控制振荡器和锁相环自校准 439

6.6.28输出功率编程设置 439

6.6.29输入／输出匹配 439

6.6.30发送测试模式 440

6.6.31印刷电路板设计建议 441

6.6.32天线的考虑 442

6.6.33 CSMA-CA／选通处理器 442

6.6.34无线寄存器 450

6.6.35无线测试输出信号 463

6.7系统考虑和指导方针 464

6.8应用电路 464

6.9极限参数 466

6.10运行条件 466

6.11电气规范 467

6.11.1特性概述 468

6.11.2 RF接收 469

6.11.3 RF发送 470

6.11.4 32 MHz晶体振荡器 470

6.11.5 32.768 kHz晶体振荡器 470

6.11.6低能耗RC振荡器 471

6.11.7高速RC振荡器 471

6.11.8频率合成器 471

6.11.9模拟温度传感器 472

6.11.10 8～14位ADC 472

6.11.11控制输入交流特性 473

6.11.12 SPI交流特性 473

6.11.13调试接口交流特性 474

6.11.14口输出交流特性 474

6.11.15计数器输入交流特性 475

6.11.16直流特性 475

7.1概述 476

7.2主要特性 477

7.3引脚配置与说明 478

7.4顶层功能 482

7.5系统模式功能 483

7.5.1接收（RX）信道 483

7.5.2发送（TX）信道 484

7.5.3集成的MAC模块 484

7.5.4包跟踪接口 485

7.5.5微控制器XAP2b 485

7.5.6嵌入的存储器 485

7.5.7加密加速器 487

7.5.8复位检测 487

7.5.9上电复位 487

7.5.10时钟源 488

7.5.11随机数发生器 489

7.5.12看门狗计时器 489

7.5.13睡眠计时器 490

7.5.14电源管理 490

7.6应用模式功能描述 490

7.6.1 GPIO 491

7.6.2串行控制器SC1 500

7.6.3串行控制器SC2 519

7.6.4通用计数器 535

7.6.5 ADC模块 550

7.6.6事件管理器 552

7.6.7集成稳压器 555

7.7 SIF模块编程设置和调试接口 556

7.8典型应用 556

7.9寄存器地址表 557

7.10电气特性 561

7.10.1极限参数 561

7.10.2工作条件 561

7.10.3环境特性 561

7.10.4直流特性 562

7.10.5交流特性 563

8.1引言 565

8.2光传感节点的功能 566

8.3 TinyOS操作系统和nesC语言 570

8.4光传感节点的实现 571

8.4.1评估板硬件简介 571

8.4.2 ZigBee协议栈总体结构 571

8.4.3协议层的实现 573

8.4.4 LSM应用实现 573

9.1简述 575

9.2开发套件组成 575

9.3开发套件的主要特性与接口 578

9.4使用CC2400EB和CC2320EM的ZigBee包探测软件 582

9.5使用带有Z-Stack的CC2420DB演示板 584

9.6 CC2420DB ZigBee应用开发环境 586

9.7 JTAG ICE 587

9.8在系统编程 588

9.9故障排查 589

附录 缩略语 590

参考文献 595