1 前言
ZigBee網絡的優(yōu)異性在之前的文章中已經有所提及,為擴展ZigBee網絡的應用范圍,需要從使用場合、通信距離等方面做延伸。本文講述ZigBee到圖1所示串口、USB、以太網和GPRS網絡的轉換技術,通過這些技術,ZigBee得以向其他網絡開放。
2 ZigBee接入串口
ZigBee最常見的接入方式是TTL串口,因為SOC的ZigBee芯片一般都有TTL串口,無論是面對MCU還是PC,都是最簡便易用的接口形式,到達實際的通信應用,包含RS232、RS485和RS422等形式,本文提及的USB、GPRS和以太網都是以此為基礎的。ZigBee轉串口模塊如圖2所示。
ZigBee數(shù)據鏈路層傳輸原則一般為兩種:第一種是透明傳輸,即串口收到的數(shù)據原樣地發(fā)給無線,不添加任何字節(jié),當需要發(fā)給不同的目標地址時,使用特殊的配置命令,這種方式在多點傳輸?shù)那闆r下,耗時會比較大,但是在定點傳輸?shù)臅r候,效率很高。第二種方式為協(xié)議幀傳輸,即在每個數(shù)據包的前面添加目的地址等信息,這樣會占用一定字節(jié)的負載數(shù)據,并且在定點大數(shù)據量傳輸時,會產生不必要的數(shù)據信息,兩種方式都會硬件CRC校驗,因此不存在需要重復信息進行冗余性保護的問題。
3 ZigBee接入USB
PC要管理ZigBee網絡,需要一個類似“上網卡”的設備,插到最常用的USB口。目前最為簡便的方案是低成本ZigBee芯片加串口轉USB芯片,這種方案會在PC上生成一個虛擬串口,通過此串口,即可使用ZigBee管理配置軟件。市面上的ZigBee分析儀、網關,基本采用此方案。相比于使用帶USB接口的高級MCU,這個方案不僅成本低,復雜性也低,PC開發(fā)的軟件只要對串口編程即可。
周立功公司的ZigBee-U產品即為USB轉ZigBee“上網卡”,在現(xiàn)場調試ZigBee網絡時,ZigBee-U配合PC進行網絡掃描,單點測試通信,對于故障排查非常有用。
4 ZigBee轉CAN網絡
在某些場合CAN網絡已經鋪設,為在其上架設無線ZigBee網絡,需要使用ZigBee轉CAN網關,ZigBee模塊自身帶串口,只要添加一個CTM8251T模塊,即可完成物理層的轉換。其上運行符合客戶需求的CAN協(xié)議幀,實現(xiàn)ZigBee和CAN網絡的互相轉換。
此類型的網關在井下礦道人員檢測中,作為無線路由基站“定位參考點”,根據信號強度定位人員的位置。如圖3所示。
5 ZigBee接入互聯(lián)網
ZigBee屬于短距離無線通信技術,范圍有限,為實現(xiàn)遠程監(jiān)控,可以接入到互聯(lián)網中,這類型的網關內部集成嵌入式TCPIP協(xié)議棧,可以通過配置實現(xiàn)互聯(lián)網的訪問。
在具體實施過程中,也可由以太網作為有線的骨干網,在合適位置接出ZigBee以太網網關,即可完成類似CAN網絡形式的組網,在西安某油田就使用此方案進行ZigBee網絡覆蓋。ZigBee轉以太網如圖4所示。
6 ZigBee接入手機網絡
為實現(xiàn)ZigBee網絡到手機網絡GPRS的聯(lián)通,需要一個ZigBee到GPRS的轉換網關,這種類型的網關具有一張手機卡,能通過上網的形式連接到監(jiān)控中心的網絡程序上,使用時,先把監(jiān)控中心的公網IP地址和端口號配置到網關中,這樣網關在上電后就會主動連接上監(jiān)控中心,并把監(jiān)控中心下發(fā)的數(shù)據通過ZigBee轉發(fā)給一線的終端設備,同時還會把終端設備通過ZigBee上傳的數(shù)據轉發(fā)到監(jiān)控中心。目前智能無線路燈控制系統(tǒng)中,現(xiàn)場到監(jiān)控室的連接基本上是采用此方案。ZigBee轉GPRS模塊如圖5所示。
7 結語
通過本文可以看到ZigBee網絡已經不是單一的網絡,通過各種類似外交官的網關轉換技術和產品,ZigBee已經嵌入到目前主流的通信網絡中,這種開放性可以彌補ZigBee技術自身的局限性,ZigBee技術在不斷的推廣,必然也會帶來網關產品的蓬勃發(fā)展。