低速、低功耗的無線傳輸技術—ZigBee

杜向軍+于玲

【摘 要】 本文主要介紹低速、低功耗的無線傳輸技術，從協議的由來到發展，再到應用范圍。并詳細對比了各種無線傳輸技術的特點，以及在各個領域的應用，由此總結出ZigBee技術的應用特點和應用領域。并詳細介紹了飛思卡爾ZigBee系列芯片的發展以及特點，并提出了展望。

【關鍵詞】 無線傳輸 ZigBee 飛思卡爾 集成電路

1 無線傳輸協議

提起無線傳輸技術，或許很多人會想到紅外（IrDA）、想到調頻（FM），甚至會想到GSM，CDMA，Bluetooth，這些都是無線技術發展的里程碑，是無線技術發展到成熟，結合實際應運而生的科技產物，并在各自的領域發揮著舉足輕重的作用。

隨著通信技術和計算機技術的飛速發展，對于短距離無線通信的需求越來越多，各大著名半導體廠商組成各種協議聯盟，研發出多種應用于不同領域的短距離傳輸協議，比如用于超短距離傳輸大批量數據的UWB（（Ultra Wideband）），應用于非標準無線射頻協議的ANT，以及本文要介紹的，應用于低功耗、短距離傳輸的ZigBee協議。

2 協議的發展

ZigBee協議是由包括飛思卡爾半導體在內的ZigBee聯盟制定的無線通信標準，ZigBee聯盟成員包括飛思卡爾、摩托羅拉、三星等著名半導體廠商。 ZigBee聯盟的目的是為了在全球統一標準上實現簡單可靠、價格低廉、功耗低、無線連接的監測和控制。

ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗協議。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（Bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（Zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。ZigBee技術也是依靠各個節點去傳遞信息，ZigBee可以組建成大規模的網絡，網絡節點容量可多達65535個。表1總結了各種常見的協議的特點以及應用領域。從表中可以看到，ZigBee的特點是傳輸距離短、復雜度低、低功耗、低數據速率、低成本、可以組成網絡。主要適合用于自動控制和遠程控制領域。（表1）

任何協議，任何產品都要有應用才有存在的價值，那么ZigBee可以應用到那些領域呢？圖1所示，如下場合適合ZigBee技術：1）設備成本低、傳輸數據量小。2）設備體積小，不便放置較大的充電電池或者充電模塊。3）沒有充足的電源支持，只能使用一次性電池供電。4）需要較大范圍的通信覆蓋，網絡中的設備非常多，但僅僅用于監控或控制。結合到具體的領域，如工業、農業的自動監測、控制；TV、DVD、CD等個人消費電子的無線遙控；家居自動化、安防、門禁；以及一些PC的外圍設備，如鼠標、鍵盤；甚至于個人健康的監控、診斷等等。

3 飛思卡爾系列芯片

飛思卡爾半導體一直是業界的領軍者。飛思卡爾的ZigBee系列產品占全球銷售排名第一。MC1319x代表的是第一代ZigBee基本協議產品，兼容802.15.4協議。結合實際應用，飛思卡爾又研發了高集成度且低功耗的第二代系統級封裝（SiP）MC1321x系列產品，在同一個封裝內集成了微控制器（MCU）和射頻（RF）芯片，這樣既減少了產品的尺寸，節省了成本，又也增加了系統的穩定性，增強了抗干擾能力。又相繼研發了基于ARM7的高度集中的MC1322x系列高端產品。

為滿足不斷增長的技術需求，飛思卡爾又為ZigBee RF4CE消費電子產品推出了MC1323x片上系統（SOP）系列產品。由于MC1323x系列具有獨特的監測和監控功能組合，它非常適合一般市場應用，如遠程控制、電視、機頂盒、便攜式血壓計、體重計和家用電器等。此外，飛思卡爾還為多個不同的硬件平臺提供軟件、參考設計以及開發工具箱，用于評估MC1323x片上系統，并允許開發人員選擇最能滿足他們需求的硬件和軟件平臺，更好更快的把飛思卡爾的ZigBee產品應用到其研發產品中去。

4 ZigBee的發展

未來ZigBee將緊密結合物聯網大概念方向趨勢的發展，并在傳輸層界面上發揮著重要的的角色。在ZigBee聯盟的推動下，ZigBee技術將朝著開發SoC，更多規范，結合IPV6，更廉價，更省電，更快速等方向發展。從應用領域和方向方面來看，ZigBee也可以擴展到目前的智能手機領域，取代藍牙、WiFi用于短距離數據傳輸，具有低功耗、低成本的優勢。相信隨著技術的成熟，協議的改進，ZigBee技術會有很好的應用前景。

參考文獻：

[1]庸龍.無線技術后起之秀ZigBee[N].計算機世界，2003年.

[2]燕蕙.英特爾等力推ZigBee協議[N].電子資訊時報，2004年.

[3]馬新濤.基于Zigbee技術的無線網關設計[D].中國海洋大學，2010年.

[4]王權平，王莉.ZigBee技術及其應用[J].現代電信科技，2004年01期.

[5]吳飛.基于ZigBee無線傳感器網絡的研究[D].太原理工大學，2010年.endprint

【摘 要】 本文主要介紹低速、低功耗的無線傳輸技術，從協議的由來到發展，再到應用范圍。并詳細對比了各種無線傳輸技術的特點，以及在各個領域的應用，由此總結出ZigBee技術的應用特點和應用領域。并詳細介紹了飛思卡爾ZigBee系列芯片的發展以及特點，并提出了展望。

【關鍵詞】 無線傳輸 ZigBee 飛思卡爾 集成電路

1 無線傳輸協議

提起無線傳輸技術，或許很多人會想到紅外（IrDA）、想到調頻（FM），甚至會想到GSM，CDMA，Bluetooth，這些都是無線技術發展的里程碑，是無線技術發展到成熟，結合實際應運而生的科技產物，并在各自的領域發揮著舉足輕重的作用。

隨著通信技術和計算機技術的飛速發展，對于短距離無線通信的需求越來越多，各大著名半導體廠商組成各種協議聯盟，研發出多種應用于不同領域的短距離傳輸協議，比如用于超短距離傳輸大批量數據的UWB（（Ultra Wideband）），應用于非標準無線射頻協議的ANT，以及本文要介紹的，應用于低功耗、短距離傳輸的ZigBee協議。

2 協議的發展

ZigBee協議是由包括飛思卡爾半導體在內的ZigBee聯盟制定的無線通信標準，ZigBee聯盟成員包括飛思卡爾、摩托羅拉、三星等著名半導體廠商。 ZigBee聯盟的目的是為了在全球統一標準上實現簡單可靠、價格低廉、功耗低、無線連接的監測和控制。

ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗協議。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（Bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（Zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。ZigBee技術也是依靠各個節點去傳遞信息，ZigBee可以組建成大規模的網絡，網絡節點容量可多達65535個。表1總結了各種常見的協議的特點以及應用領域。從表中可以看到，ZigBee的特點是傳輸距離短、復雜度低、低功耗、低數據速率、低成本、可以組成網絡。主要適合用于自動控制和遠程控制領域。（表1）

任何協議，任何產品都要有應用才有存在的價值，那么ZigBee可以應用到那些領域呢？圖1所示，如下場合適合ZigBee技術：1）設備成本低、傳輸數據量小。2）設備體積小，不便放置較大的充電電池或者充電模塊。3）沒有充足的電源支持，只能使用一次性電池供電。4）需要較大范圍的通信覆蓋，網絡中的設備非常多，但僅僅用于監控或控制。結合到具體的領域，如工業、農業的自動監測、控制；TV、DVD、CD等個人消費電子的無線遙控；家居自動化、安防、門禁；以及一些PC的外圍設備，如鼠標、鍵盤；甚至于個人健康的監控、診斷等等。

3 飛思卡爾系列芯片

飛思卡爾半導體一直是業界的領軍者。飛思卡爾的ZigBee系列產品占全球銷售排名第一。MC1319x代表的是第一代ZigBee基本協議產品，兼容802.15.4協議。結合實際應用，飛思卡爾又研發了高集成度且低功耗的第二代系統級封裝（SiP）MC1321x系列產品，在同一個封裝內集成了微控制器（MCU）和射頻（RF）芯片，這樣既減少了產品的尺寸，節省了成本，又也增加了系統的穩定性，增強了抗干擾能力。又相繼研發了基于ARM7的高度集中的MC1322x系列高端產品。

為滿足不斷增長的技術需求，飛思卡爾又為ZigBee RF4CE消費電子產品推出了MC1323x片上系統（SOP）系列產品。由于MC1323x系列具有獨特的監測和監控功能組合，它非常適合一般市場應用，如遠程控制、電視、機頂盒、便攜式血壓計、體重計和家用電器等。此外，飛思卡爾還為多個不同的硬件平臺提供軟件、參考設計以及開發工具箱，用于評估MC1323x片上系統，并允許開發人員選擇最能滿足他們需求的硬件和軟件平臺，更好更快的把飛思卡爾的ZigBee產品應用到其研發產品中去。

4 ZigBee的發展

未來ZigBee將緊密結合物聯網大概念方向趨勢的發展，并在傳輸層界面上發揮著重要的的角色。在ZigBee聯盟的推動下，ZigBee技術將朝著開發SoC，更多規范，結合IPV6，更廉價，更省電，更快速等方向發展。從應用領域和方向方面來看，ZigBee也可以擴展到目前的智能手機領域，取代藍牙、WiFi用于短距離數據傳輸，具有低功耗、低成本的優勢。相信隨著技術的成熟，協議的改進，ZigBee技術會有很好的應用前景。

參考文獻：

[1]庸龍.無線技術后起之秀ZigBee[N].計算機世界，2003年.

[2]燕蕙.英特爾等力推ZigBee協議[N].電子資訊時報，2004年.

[3]馬新濤.基于Zigbee技術的無線網關設計[D].中國海洋大學，2010年.

[4]王權平，王莉.ZigBee技術及其應用[J].現代電信科技，2004年01期.

[5]吳飛.基于ZigBee無線傳感器網絡的研究[D].太原理工大學，2010年.endprint

【摘 要】 本文主要介紹低速、低功耗的無線傳輸技術，從協議的由來到發展，再到應用范圍。并詳細對比了各種無線傳輸技術的特點，以及在各個領域的應用，由此總結出ZigBee技術的應用特點和應用領域。并詳細介紹了飛思卡爾ZigBee系列芯片的發展以及特點，并提出了展望。

【關鍵詞】 無線傳輸 ZigBee 飛思卡爾 集成電路

1 無線傳輸協議

提起無線傳輸技術，或許很多人會想到紅外（IrDA）、想到調頻（FM），甚至會想到GSM，CDMA，Bluetooth，這些都是無線技術發展的里程碑，是無線技術發展到成熟，結合實際應運而生的科技產物，并在各自的領域發揮著舉足輕重的作用。

隨著通信技術和計算機技術的飛速發展，對于短距離無線通信的需求越來越多，各大著名半導體廠商組成各種協議聯盟，研發出多種應用于不同領域的短距離傳輸協議，比如用于超短距離傳輸大批量數據的UWB（（Ultra Wideband）），應用于非標準無線射頻協議的ANT，以及本文要介紹的，應用于低功耗、短距離傳輸的ZigBee協議。

2 協議的發展

ZigBee協議是由包括飛思卡爾半導體在內的ZigBee聯盟制定的無線通信標準，ZigBee聯盟成員包括飛思卡爾、摩托羅拉、三星等著名半導體廠商。 ZigBee聯盟的目的是為了在全球統一標準上實現簡單可靠、價格低廉、功耗低、無線連接的監測和控制。

ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗協議。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（Bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（Zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。ZigBee技術也是依靠各個節點去傳遞信息，ZigBee可以組建成大規模的網絡，網絡節點容量可多達65535個。表1總結了各種常見的協議的特點以及應用領域。從表中可以看到，ZigBee的特點是傳輸距離短、復雜度低、低功耗、低數據速率、低成本、可以組成網絡。主要適合用于自動控制和遠程控制領域。（表1）

任何協議，任何產品都要有應用才有存在的價值，那么ZigBee可以應用到那些領域呢？圖1所示，如下場合適合ZigBee技術：1）設備成本低、傳輸數據量小。2）設備體積小，不便放置較大的充電電池或者充電模塊。3）沒有充足的電源支持，只能使用一次性電池供電。4）需要較大范圍的通信覆蓋，網絡中的設備非常多，但僅僅用于監控或控制。結合到具體的領域，如工業、農業的自動監測、控制；TV、DVD、CD等個人消費電子的無線遙控；家居自動化、安防、門禁；以及一些PC的外圍設備，如鼠標、鍵盤；甚至于個人健康的監控、診斷等等。

3 飛思卡爾系列芯片

飛思卡爾半導體一直是業界的領軍者。飛思卡爾的ZigBee系列產品占全球銷售排名第一。MC1319x代表的是第一代ZigBee基本協議產品，兼容802.15.4協議。結合實際應用，飛思卡爾又研發了高集成度且低功耗的第二代系統級封裝（SiP）MC1321x系列產品，在同一個封裝內集成了微控制器（MCU）和射頻（RF）芯片，這樣既減少了產品的尺寸，節省了成本，又也增加了系統的穩定性，增強了抗干擾能力。又相繼研發了基于ARM7的高度集中的MC1322x系列高端產品。

為滿足不斷增長的技術需求，飛思卡爾又為ZigBee RF4CE消費電子產品推出了MC1323x片上系統（SOP）系列產品。由于MC1323x系列具有獨特的監測和監控功能組合，它非常適合一般市場應用，如遠程控制、電視、機頂盒、便攜式血壓計、體重計和家用電器等。此外，飛思卡爾還為多個不同的硬件平臺提供軟件、參考設計以及開發工具箱，用于評估MC1323x片上系統，并允許開發人員選擇最能滿足他們需求的硬件和軟件平臺，更好更快的把飛思卡爾的ZigBee產品應用到其研發產品中去。

4 ZigBee的發展

未來ZigBee將緊密結合物聯網大概念方向趨勢的發展，并在傳輸層界面上發揮著重要的的角色。在ZigBee聯盟的推動下，ZigBee技術將朝著開發SoC，更多規范，結合IPV6，更廉價，更省電，更快速等方向發展。從應用領域和方向方面來看，ZigBee也可以擴展到目前的智能手機領域，取代藍牙、WiFi用于短距離數據傳輸，具有低功耗、低成本的優勢。相信隨著技術的成熟，協議的改進，ZigBee技術會有很好的應用前景。

參考文獻：

[1]庸龍.無線技術后起之秀ZigBee[N].計算機世界，2003年.

[2]燕蕙.英特爾等力推ZigBee協議[N].電子資訊時報，2004年.

[3]馬新濤.基于Zigbee技術的無線網關設計[D].中國海洋大學，2010年.

[4]王權平，王莉.ZigBee技術及其應用[J].現代電信科技，2004年01期.

[5]吳飛.基于ZigBee無線傳感器網絡的研究[D].太原理工大學，2010年.endprint