使用XBee模塊在Arduino和NodeMCU之間建立Zigbee通信以傳輸數(shù)據(jù)

時(shí)間：2024-11-11 18:07:49

關(guān)鍵字： Arduino NodeMCU Zigbee XBee模塊

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[導(dǎo)讀]Zigbee是一種流行的無線通信協(xié)議，用于以極低的功耗傳輸少量數(shù)據(jù)。它被廣泛應(yīng)用于需要在個(gè)人空間內(nèi)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間共享數(shù)據(jù)的應(yīng)用中，隨著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的出現(xiàn)，Zigbee的應(yīng)用正在快速增長(zhǎng)。它被用于家庭自動(dòng)化、資產(chǎn)跟蹤、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收集等等。如果您已經(jīng)熟悉Zigbee和Zigbee協(xié)議的架構(gòu)，那么您已經(jīng)知道兩個(gè)XBee模塊之間的無線通信可以在沒有任何額外的微控制器的情況下完成，但在實(shí)際應(yīng)用中，這些模塊將始終與微控制器接口以讀取和發(fā)送數(shù)據(jù)。讓我們進(jìn)一步了解如何使用Arduino和NodeMCU板建立Zigbee通信。

Zigbee是一種流行的無線通信協(xié)議，用于以極低的功耗傳輸少量數(shù)據(jù)。它被廣泛應(yīng)用于需要在個(gè)人空間內(nèi)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間共享數(shù)據(jù)的應(yīng)用中，隨著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的出現(xiàn)，Zigbee的應(yīng)用正在快速增長(zhǎng)。它被用于家庭自動(dòng)化、資產(chǎn)跟蹤、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收集等等。如果您已經(jīng)熟悉Zigbee和Zigbee協(xié)議的架構(gòu)，那么您已經(jīng)知道兩個(gè)XBee模塊之間的無線通信可以在沒有任何額外的微控制器的情況下完成，但在實(shí)際應(yīng)用中，這些模塊將始終與微控制器接口以讀取和發(fā)送數(shù)據(jù)。讓我們進(jìn)一步了解如何使用Arduino和NodeMCU板建立Zigbee通信。

Zigbee和XBee的區(qū)別

重要的是要在一開始就澄清，XBee是一個(gè)模塊，一個(gè)產(chǎn)品，它支持許多無線通信協(xié)議，如ZigBee， Wi-Fi (Wi-Fly模塊)，802.15.4,868 MHz模塊等。而Zigbee是一種用于建立無線網(wǎng)絡(luò)(Zigbee通信)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。人們經(jīng)常交替使用這兩個(gè)術(shù)語，但不應(yīng)該這樣做。為了建立Zigbee通信，我們需要一個(gè)接收器(端點(diǎn))。為此，與Arduino/NodeMCU連接的XBee模塊將完成，這將與另一個(gè)XBee模塊(協(xié)調(diào)器)進(jìn)行無線通信，該模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，將連接到另一個(gè)Arduino板。

建立Zigbee通信的硬件要求

?1 x Arduino Nano

?1 * NodeMCU

?2個(gè)XBee Pro S2C模塊

?1個(gè)XBee資源管理板(用于XBee編程)

?USB電纜

?LED(連同一個(gè)220歐姆電阻)

?按鈕

使用XCTU軟件配置XBee模塊

基本上，XBee模塊可以配置為協(xié)調(diào)器、路由器或終端設(shè)備。為了使它按照我們的期望工作，首先，我們必須使用XCTU軟件對(duì)它們進(jìn)行配置。您可以使用給定的鏈接下載并安裝XCTU軟件。

使用USB轉(zhuǎn)串口轉(zhuǎn)換器或資源管理器板將XBee模塊與PC機(jī)或筆記本電腦連接。使用USB線將XBee模塊連接到瀏覽器板和插件。我們將詳細(xì)介紹如何準(zhǔn)確地使用該軟件并配置模塊，但在此之前，讓我們準(zhǔn)備好硬件。

XBee與Arduino接口(發(fā)射端)

對(duì)于連接的這一邊，我們使用了Arduino Nano。也可以使用Arduino Uno或NodeMCU板。XBee與Arduino nano接口的完整電路圖如下所示。

在上面的Arduino XBee電路圖中，我們使用了一個(gè)按鈕，當(dāng)按下時(shí)，它將傳輸數(shù)據(jù)。為此，將按鈕一端連接到Arduino的D5，另一端連接到GND。

XBee模塊的VCC(引腳1)連接到Arduino Nano的3.3V， XBee模塊的GND(引腳10)連接到Arduino Nano的GND。這兩個(gè)連接為發(fā)射端XBee模塊供電。Dout(引腳2)連接Arduino Nano的D2， Din(引腳3)連接Arduino Nano的D3。我使用面包板來構(gòu)建這個(gè)電路，我的硬件設(shè)置與所有連接如下所示。

XBee與NodeMCU接口(接收端)

為此，我們使用了NodeMCU，但它有一定的限制。您也可以使用Arduino Nano或Arduino Uno。使用Arduino傳輸數(shù)據(jù)，NodeMCU接收數(shù)據(jù)的想法是，它將有一個(gè)更實(shí)際的應(yīng)用，如Arduino可以收集一些傳感器參數(shù)并通過ZigBee發(fā)送給NodeMCU，然后NodeMCU可以處理這些數(shù)據(jù)并根據(jù)需要通過互聯(lián)網(wǎng)共享或采取任何行動(dòng)。XBee與NodeMCU接口的完整電路圖如下所示。

XBee的Gnd(pin10)接至NodeMCU的Gnd， XBee的Vcc (Pin1)接至NodeMCU的3.3V。上述兩個(gè)連接也為XBee模塊供電。然后將XBee的Dout (pin2)連接到NodeMCU的D6引腳上，將XBee的Din (pin3)連接到NodeMCU的D7引腳上接收數(shù)據(jù)。

作為是否接收到數(shù)據(jù)的指示，我們使用了LED。為此，將LED陽極連接到NodeMCU的D2上，LED陰極通過NodeMCU的220ohm電阻連接到GND上。同樣，我使用面包板來構(gòu)建這個(gè)電路，我的硬件設(shè)置與所有連接如下所示。

下載并安裝XCTU軟件

設(shè)置、配置和測(cè)試XBee設(shè)備。您需要XCTU軟件。它是一個(gè)易于使用的，免費(fèi)的，多平臺(tái)的RF XBee模塊應(yīng)用程序。在這里下載XCTU軟件，它也會(huì)指導(dǎo)您安裝它。之后，打開應(yīng)用程序并確保XBee模塊已正確連接。在設(shè)備管理器中檢查資源管理板的COM口。

安裝XBee模塊固件

固件應(yīng)該首先安裝在兩個(gè)XBee模塊中，因?yàn)槲覀冋谑褂肵Bee開發(fā)板。

第一步：打開XCTU軟件，點(diǎn)擊“發(fā)現(xiàn)板”。

第二步：選擇XBee模塊連接的COM端口，點(diǎn)擊“下一步”。

第三步：保持默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊“完成”。

第四步：現(xiàn)在，在彈出的窗口中，點(diǎn)擊“Add Selected Devices”。

第5步：現(xiàn)在，XBee模塊將出現(xiàn)在窗口的左側(cè)。單擊它來更新用戶界面。

第六步：更新固件，點(diǎn)擊“更新”，在功能集中選擇“802.15.4 TH”，在固件版本中選擇最新的固件，點(diǎn)擊更新。在此之后，將出現(xiàn)一個(gè)彈出窗口。點(diǎn)擊YES。

第七步：輸入任意4位數(shù)字作為PAN ID。PAN ID是PAN (personal area network)的標(biāo)識(shí)符。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須有一個(gè)唯一的ID。確保兩個(gè)XBee模塊都輸入了相同的PAN ID。這表明兩個(gè)XBee模塊在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。

第八步：輸入任意4位數(shù)字作為目的地址。對(duì)于其他XBee模塊，必須輸入相同的數(shù)字作為源地址。

步驟9：輸入任意4位數(shù)字作為源地址。必須輸入相同的數(shù)字作為另一個(gè)XBee模塊的Destination Address。

步驟10：將一臺(tái)設(shè)備設(shè)置為“坐標(biāo)[1]”，另一臺(tái)設(shè)備設(shè)置為“終端設(shè)備[0]”。

現(xiàn)在，單擊頂部欄中的Write。在此成功之后，符號(hào)從“E”變?yōu)椤癈”(End Device to Coordinator)，正如我們所設(shè)置的。對(duì)于另一個(gè)XBee模塊，它應(yīng)該是“E”)。

注意：正如步驟中提到的，必須對(duì)兩個(gè)XBee模塊執(zhí)行此操作。兩者之間的唯一區(qū)別是終端設(shè)備和協(xié)調(diào)器的源地址和目的地址相反，必須選擇一個(gè)作為終端設(shè)備，另一個(gè)作為“協(xié)調(diào)器”。在“Coordinator Enable”下拉列表中，確保兩個(gè)XBee模塊都被賦予相同的PAN ID。

COM 5為接收端nodeMCU， COM 14為發(fā)送端Arduino nano。

將XBee引腳焊接到Arduino和NodeMCU

XBee模塊的引腳與面包板不兼容。因此，從XBee模塊引腳焊接4根電線到頭引腳，并使用它連接到面包板，如下圖所示?；蛘?，如果你想避免焊接工作，你也可以使用母頭到公頭連接器電線。

在概述中，使用兩個(gè)XBee模塊建立ZigBee通信。Arduino Nano和NodeMCU用于在兩個(gè)XBee設(shè)備之間進(jìn)行通信。XBee模塊的編碼是這樣的，當(dāng)在發(fā)送端按下一個(gè)按鈕時(shí)，LED在接收端點(diǎn)亮。這表明在源端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在目的端被正確接收。

ZigBee通信程序Arduino

Zigbee通信的完整Arduino代碼可以在本頁底部找到。代碼解釋如下：