8051裝上zigbee的車輪，單片機(jī)進(jìn)軍無線大市場

2006年11月02日 18:33:14人氣：575來源：成都無線龍通信科技有限公司

一、單片機(jī)的無線化和無線網(wǎng)絡(luò)化大趨勢
    芯片巨人TI公司收購無線單片機(jī)的先鋒CHIPCON公司后，推出了全新概念的新一代ZigBee無線單片機(jī)CC2430/CC2431系列和短距離通訊的新一代無線單片機(jī)CC2510/CC1110系列，這些以經(jīng)典8051微處理器為內(nèi)核無線單片機(jī)，也稱"射頻SoC(片上系統(tǒng))"，以其優(yōu)異的無線性能，超低功耗，超低成本，在單片機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，開創(chuàng)了單片機(jī)無線化和無線網(wǎng)絡(luò)化的全新時(shí)代，采用這些新型無線單片機(jī)，進(jìn)行無線通訊，RFID，無線數(shù)傳產(chǎn)品等產(chǎn)品設(shè)計(jì)，是開發(fā)低成本、低功耗單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的非常理想方案。
    以CC2430為代表的新一代射頻SoC(片上系統(tǒng))的特點(diǎn)是:
     1)專門的設(shè)計(jì)，將全部的ZigBee/802.15.4需要的高頻部分電路全部集成到了電路內(nèi)部，從無線單片機(jī)到天線之間，只有3-5個(gè)0603的普通零件，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者完成不必需要任何高頻方面的經(jīng)驗(yàn)；
     2)采用特殊設(shè)計(jì)，使8051微處理器和高頻線路間，實(shí)現(xiàn)的配合，數(shù)字電路對高頻通訊的影響減低到zui小(因?yàn)閷τ诜浅Ｎ⑿「哳l信號而言，8051就是一個(gè)很大的數(shù)字噪聲源)；
    3)將高速8051微處理器，32K到128K閃存，8kSRAM多種外圍電路，A/D，RTC和CC2420無線芯片等全部設(shè)計(jì)成一只非常小的芯片(48腳7X7平方毫米大小)，真正實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的無線化，微型化，使采用這類單片機(jī)的產(chǎn)品可以做成微型遙控器，信用卡一樣薄的微型卡片，RFID長距離卡片，能置入人體的微型傳感器等等；
     4)無線通訊中的需要的大量軟件處理，包括糾錯(cuò)，防止空氣中包裝碰撞，IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議處理，網(wǎng)絡(luò)路由，多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞鹊龋伎梢韵?搭積木"一樣，輕易放入無線單片機(jī)內(nèi)部存儲器中間去，由于CC2430這樣的新一代無線單片機(jī)具有較大的存儲空間，以CC2430-F128為例，如果將IEEE802.15.4的協(xié)議軟件放進(jìn)去，大概只需要1/4存儲空間，將完整ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧放入進(jìn)去，也只需要1/2空間，我們還有足夠空間存儲我們的應(yīng)用代碼；
    5)功耗非常低，CC2430無線單片機(jī)待機(jī)是電流消耗僅0.2UA,在32K晶體時(shí)鐘下運(yùn)行，電流消耗小于1UA；使用小型電池壽命可以長達(dá)10年；
    6)價(jià)格非常低：CC2430分別包括高速8051內(nèi)核，ZIGBEERF硬件部分，8KSRAM,128K/64K/32K閃存，大量購買的分別是4美元到2美元；而更加簡化的CC2510/CC1100，價(jià)格會更低；從目前情況看，由于高頻部分的硅成本非常低，加上非常大的生產(chǎn)數(shù)量，所以RF+MCU的總體價(jià)格，可能會低于普通常見8051單片機(jī)的價(jià)格。

    從以上的這些特點(diǎn)我們看到了單片機(jī)無線化，無線網(wǎng)絡(luò)化的大趨勢，對于準(zhǔn)備學(xué)習(xí)使用無線技術(shù)的廣大單片機(jī)工程師和電子工程師而言，這是一個(gè)大好的消息，因?yàn)?，從有線到無線的技術(shù)過渡中，將不再需要重新學(xué)習(xí)和熟悉單片機(jī)的結(jié)構(gòu)/指令系統(tǒng)/編譯開發(fā)工具；而直接快速進(jìn)入無線產(chǎn)品開發(fā)的實(shí)踐中去。

二、8051的單片機(jī)，裝上802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee智慧
    作為8051兼容的無線單片機(jī)*代產(chǎn)品的代表是chipcon公司的cc1010,Nordic公司的nRF24E1/nRF9E5。推出的時(shí)間是2004年；分別工作在300-1000mhz/2.4GHZ頻道；價(jià)格在30-50人民幣/每片左右；這些無線單片機(jī)由于工作可靠，技術(shù)成熟，軟件豐富，所以這幾年獲得了非常廣泛的應(yīng)用，對于一般的點(diǎn)到點(diǎn)，點(diǎn)到多點(diǎn)，無線數(shù)傳，和各種類似無線鍵盤，無線搖桿，簡單遙控器，無線抄表等應(yīng)用和學(xué)習(xí)無線通訊知識，教學(xué)實(shí)驗(yàn)等，直到今天應(yīng)該仍然是很好的選擇。
    無線通訊(我們這里主要指短距離無線通訊和嵌入式無線通訊)的發(fā)展，需要將更多的節(jié)點(diǎn)通過無線起來，包括各種傳感器網(wǎng)絡(luò)，無線實(shí)時(shí)定位網(wǎng)絡(luò)，射頻識別網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)，安全監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)等等，這就需要解決兩方面的問題：無線通訊的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾怼?BR>    網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化，通俗而言就是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的互通性，各種不同功能的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要能相互交流，相互認(rèn)識，舉例而言，為來家庭中，各種家電將裝有無線功能，匯集成一個(gè)互通的無線網(wǎng)絡(luò)，冰箱可能是日本的，電視是中國造，煙霧報(bào)警器可能來自美國，所有的家電通過無線匯集到家庭網(wǎng)關(guān)，必須要可以相互認(rèn)識，才可以進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通訊，這就需要一個(gè)所有制造廠家可以遵循的標(biāo)準(zhǔn)，目前這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是IEEE802.15.4，一個(gè)專門針對這類應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。
    網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾?，主要是建立在IEEE802.15.4之上的網(wǎng)絡(luò)層，包括各種網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)，無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以象一個(gè)星狀連接，也可以象一個(gè)葡萄串一樣，串在一起，也可以象一張大網(wǎng)，相互連接，相互間可以從任意節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通訊；這就需要在網(wǎng)絡(luò)層能相互兼容，這就有了zigbee----一套標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議規(guī)范。

     802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和zigbee網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)是當(dāng)今世界的技術(shù)熱點(diǎn)，你可以在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)數(shù)量巨大相關(guān)信息，也可以方便的學(xué)習(xí)到這方面知識。
    實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，管理越來越復(fù)雜的無線網(wǎng)絡(luò)，需要有大量的軟件代碼來實(shí)現(xiàn)，也需要對無線通訊的技術(shù)的精通和大量的人力物力投入來進(jìn)行開發(fā)，決非那家公司可以獨(dú)自包攬，自己來完成，所以802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和zigbee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的代碼，都是由標(biāo)準(zhǔn)組織和ZIGBEE聯(lián)盟這樣的機(jī)構(gòu)協(xié)助組織完成的，然后以軟件庫，源代碼庫的方式提供給用戶，由用戶可以進(jìn)行高層調(diào)用，用戶加上自己的應(yīng)用程序，固化到單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)的。

    而新一代無線單片機(jī)(象CC2430)，就是具體了全部802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和zigbee無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的8051單片機(jī)，當(dāng)你用USB接口連接上cc2430仿真器，(好消息，)接上你的CC2430電路板，在IARIDE調(diào)試環(huán)境上，裝上802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和zigbee網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)成軟件項(xiàng)目文件(包括 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和zigbee網(wǎng)絡(luò)庫文件，表演軟件等)，編譯，下載，然后運(yùn)行，幾秒種的時(shí)間，敲幾下按鍵，一切OK，神奇無比的802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和zigbee網(wǎng)絡(luò)，(數(shù)萬行C51語言寫成的代碼，組成的軟件)就在你的彈指一揮間，被你駕馭了：

    需要將節(jié)點(diǎn)加入無線網(wǎng)絡(luò)嗎？調(diào)用 "加入網(wǎng)絡(luò)"功能就可以了。
    需要傳輸數(shù)據(jù)嗎？數(shù)據(jù)送送入的緩沖區(qū)，調(diào)用需要"發(fā)送數(shù)據(jù)"功能，你立刻會知道你的數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功，無線信號強(qiáng)度是多少……
    需要將數(shù)據(jù)透過其他節(jié)點(diǎn)，向下跳棋一樣，傳輸?shù)竭h(yuǎn)方的無線節(jié)點(diǎn)嗎？節(jié)點(diǎn)的名字，準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，調(diào)用"網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臄?shù)據(jù)傳輸"功能，數(shù)據(jù)就自動通過墻壁，繞過天花板，從一樓到10樓，將數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)絲ui遠(yuǎn)端的無線節(jié)點(diǎn)，同時(shí)，不到一秒時(shí)間，你可以得到回應(yīng)"數(shù)據(jù)安全送到了！"
    聽起來好象不可能，但這正是802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和zigbee無線單片機(jī)帶給你的，今天就可以在你手中實(shí)現(xiàn)的實(shí)實(shí)在在的現(xiàn)實(shí)場境。
    面對這樣的場境，我們會感慨萬千，這不正是電子工程師們多年來的"將一切用無線連接起來的"的夢想嗎？在辦公室，復(fù)印機(jī)壞了，這邊你正著急，那邊該公司的服務(wù)人員已經(jīng)趕到了現(xiàn)場，為什么這么快？復(fù)印機(jī)內(nèi)的無線節(jié)點(diǎn)早就將故障的部分，維修需要的零件自動傳輸?shù)搅朔?wù)的公司；家里的地上管道漏水了，你并不在家，但無線傳感器迅速知道了情況，一邊自動通知無線水表關(guān)閉進(jìn)水閥門，一邊發(fā)出短信，通知主人，這里出了什么問題……
    802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和zigbee技術(shù)和8051無線單片機(jī)的結(jié)合，給單片機(jī)技術(shù)，帶來了一場全新的革命，由此而產(chǎn)生的巨大市場和廣泛的應(yīng)用，是我們每個(gè)電子工程師都應(yīng)該關(guān)注的。
三、投身無線的大潮，你需要的"船"和"橋"
    高頻無線技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)，C51編程，無線傳感器技術(shù)，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都屬于實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)用技術(shù)，具體的掌握這些技術(shù)，都需要實(shí)際的動手，通過編程序，實(shí)際調(diào)試，實(shí)際電路板，現(xiàn)場測試分析等，來真正了解技術(shù)的核心，來具備實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)。
     基本而言，你需要一套實(shí)際的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在你的實(shí)驗(yàn)室，也可以在你家里，無論是化你老板的"銀子"，還是你自己為未來進(jìn)行技術(shù)投資而"自掏腰包"，這將根據(jù)你的目標(biāo)，實(shí)際起步的水平，而有很大的不同。當(dāng)然，越是的系統(tǒng)，使用會越簡單，但價(jià)格也會越不低；俗話說"舍不得孩子套不著狼"，如果你決心要盡快掌握的無線技術(shù)，化幾千銀子也是值得的事情；許多電子工程師/單片機(jī)工程師在熟悉8位單片及技術(shù)后，開始自己學(xué)習(xí)ARM等32位單片機(jī)技術(shù)，也自己花費(fèi)多達(dá)幾千人民幣購買ARM開發(fā)工具，在家建立自己的ARM開發(fā)平臺；其實(shí)，從上面的討論我們可以看出：從電子/單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的眼光來，單片機(jī)從8位到32位的的發(fā)展，主要是在運(yùn)行速度上的量的改變，而單片機(jī)的無線化和無線網(wǎng)絡(luò)化集成，才是單片機(jī)在質(zhì)的方面的飛躍，如果講到單片機(jī)工程師應(yīng)該朝那方面進(jìn)一步發(fā)展的話，學(xué)無線比學(xué)ARM更重要，更緊迫。

    從知識準(zhǔn)備來講，可以直接讀無線單片機(jī)的各種數(shù)據(jù)手冊，也可以看看有沒有象《無線通訊的入門和實(shí)戰(zhàn)》這樣類似的無線通俗讀物，可惜目前這類實(shí)用的無線書籍太少了，希望我們的大學(xué)教授們，多出一些實(shí)用的書籍，目前書店的無線類書籍大多是理論，各種復(fù)雜的計(jì)算公式，讓人看起來非常吃力。但如何去象開發(fā)單片機(jī)一樣，實(shí)實(shí)在在的做程序，做電路板，去調(diào)試。測試，zui后做一個(gè)實(shí)際的無線產(chǎn)品，在這些書籍中很難發(fā)現(xiàn)，而這才是我們電子工程師zui需要的東西。
    從硬件上講，建立這個(gè)實(shí)驗(yàn)室需要的必須條件是：
    1)一臺PC機(jī)，能運(yùn)行Windows XP，任何中文/英文板本，40G以上的硬盤，普通光盤驅(qū)動器，USB口，速度800M以上就可以工作；不必很新的電腦，一臺舊電腦工作也沒有問題。
    2)一臺C51RF-3型cc2430無線單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，這也是目前是市面上*可以買到地地道道的高質(zhì)量國產(chǎn)貨(你可以立即買到現(xiàn)貨)，在今天這個(gè)信息時(shí)代，無線開發(fā)系統(tǒng)也不再只是"老外"們的，地處西部的成都無線龍通訊公司，在CC2430芯片實(shí)際上市之日，同步完成了全部開發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，而且同時(shí)提供全部802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和zigbee網(wǎng)絡(luò)庫文件/C51源代碼，*國外同類產(chǎn)品。
    你只要將開發(fā)系統(tǒng)C51RF-3實(shí)時(shí)在線仿真器通過USB接口直接連接到你的電腦，同時(shí)，通過10線仿真電纜連接到CC2430ZIGBEE無線單片及目標(biāo)板,(無線龍C51RF-3開發(fā)系統(tǒng)隨開發(fā)系統(tǒng)提供了兩個(gè)經(jīng)過全部高頻測試的CC2430無線目標(biāo)模塊)就方便的完成了連接；無需其他的直流電源。
    3)IAR7.20以上C51開發(fā)環(huán)境，該開發(fā)平臺非常類似KELL的開發(fā)平臺，如果你熟悉KELL的C51開發(fā)平臺，你應(yīng)該非常容易去使用和非常喜歡這個(gè)功能強(qiáng)大的類似的IDE/DEBUG平臺。
    4)一個(gè)萬用表，當(dāng)你完成連接后，你已經(jīng)擁有了自己的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品開發(fā)平臺，采用這個(gè)平臺，你可以在家使用cc2430系列zigbee無線單片機(jī)(如果你選擇c51rf-3)開發(fā)許多帶有無線網(wǎng)絡(luò)功能的無線產(chǎn)品；你*不用去考慮這是工作在2.4Ghz的高頻產(chǎn)品，只要你會8051,你就可以在這個(gè)無線平臺上，自由飛翔，開發(fā)你希望的無線產(chǎn)品；采用這個(gè)低價(jià)格的開發(fā)系統(tǒng)，你照樣可以開發(fā)出國外在價(jià)值幾十萬的無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室里開發(fā)的，同樣功能的無線通訊產(chǎn)品。
    當(dāng)然，這只是一個(gè)基本的平臺，如果你有條件，你可以選擇下面的配備：
    5)Pro 99 等電路板設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)你自己的電路板。
    6)一臺示波器，觀查微處理器的低頻數(shù)字信號。
    7)低成本的C51RF-3-F型ZIGBEE/802.15.4無線協(xié)議分析儀器，該協(xié)議分析儀和國外專業(yè)ZIGBEE/802.15.4無線協(xié)議分析儀器相同，采用USB高速連接PC，可以方便/快捷觀察在空氣中間傳輸?shù)臒o線數(shù)據(jù)包裝，使你的無線網(wǎng)絡(luò)調(diào)試/測試更加方便，而價(jià)格只有國外同類產(chǎn)品的1/10。

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