基于ARM9處理器的ZigBee工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

引言

目前多標(biāo)準(zhǔn)多協(xié)議共存的場(chǎng)合應(yīng)用增多，而充當(dāng)協(xié)議轉(zhuǎn)換橋梁作用的網(wǎng)關(guān)起到了關(guān)鍵作用當(dāng)前比較流行的兩個(gè)本地?zé)o線技術(shù)無(wú)疑是Wi-Fi 和藍(lán)牙，但是，對(duì)于低功耗、低帶寬的控制類應(yīng)用，諸如工廠內(nèi)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，ZigBee 或許是個(gè)更好的選擇。配備一個(gè)功能強(qiáng)大的處理器后，ZigBee可以在低功耗、低帶寬的限制下高效完成很多復(fù)雜的應(yīng)用。

ZigBee 因其低成本、低功耗、組網(wǎng)靈活等眾多優(yōu)勢(shì)，成為工業(yè)無(wú)線通信技術(shù)中備受關(guān)注的技術(shù)之一。ZigBee 是一種低速網(wǎng)絡(luò)，傳輸速度為10KB/S～250KB/S，多樣的互聯(lián)方式使得組網(wǎng)方式靈活而穩(wěn)健。

文章介紹一種基于AT91SAM9260 的ZigBee 工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)ZigBee 與工業(yè)以太網(wǎng)的一種透明接入，上層采用ZigBee 協(xié)議，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)短距離的無(wú)線控制、監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊囊蕴W(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換，并內(nèi)嵌嵌入式WebServer 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)儀表的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)應(yīng)用框圖如圖1 所示用戶可通過(guò)ZigBee 以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)內(nèi)嵌得WebServer 直接訪問(wèn)或修改儀表數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)儀表的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷等當(dāng)網(wǎng)關(guān)接入GPRS 或因特網(wǎng)后，無(wú)論你身處何地都可隨時(shí)訪問(wèn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)儀表的遠(yuǎn)程組態(tài)、遠(yuǎn)程診斷以及遠(yuǎn)程操作等功能，使世界范圍內(nèi)的不同傳感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可以信息共享。

圖1 ZigBee 以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用示意圖

1 硬件設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)硬件如圖2，系統(tǒng)以AT91SAM9260 為核心，AT91SAM9260 為ATMEL 公司高性能ARM9 處理器，主頻可達(dá)200M，帶有以太網(wǎng)MAC，擴(kuò)展了以太網(wǎng)PHY 模塊、 ZigBee 無(wú)線通信模塊、Nand FLASH和SDRAM。圖中K9F2G08 為256M的Nand FLASH，HY57V64162為64M SDRAM，與AT91SAM9260 的地址線、數(shù)據(jù)線、片選線、讀寫線直接無(wú)譯碼相連接。

DM9161 為以太網(wǎng)PHY 芯片，10M/100M 兼容，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)物理層CC2520 是TI 公司的第二代的ZigBee/ IEEE 802.15.4 RF 收發(fā)器，具有當(dāng)今業(yè)界最佳的選擇性/共存性及優(yōu)異的鏈路預(yù)算功能特點(diǎn)，目標(biāo)滿足各種應(yīng)用中ZigBee/IEEE 802.15.4 同專有無(wú)線系統(tǒng)的要求，而且提供了廣泛的硬件支持，包括數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)傳輸、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)認(rèn)證、空閑通道評(píng)估、鏈接質(zhì)量指示以及數(shù)據(jù)包計(jì)時(shí)信息等，與AT91SAM9260之間通過(guò)SPI 進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊與控制。

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圖2 網(wǎng)關(guān)硬件框圖