無線通信之zigbee芯片和模塊的選擇

ZigBee模塊作為一種個人網(wǎng)絡的短程無線通信協(xié)議，已成日益為大家所知，ZigBee模塊最大的特點就是低功耗、可組網(wǎng)，特別是帶有路由的可組網(wǎng)功能，理論上可以使ZigBee覆蓋的通訊面積無限擴展。相對藍牙，紅外的點對點通信，和WLAN的星狀通信，ZigBee的協(xié)議就要復雜得多了。那么我們究竟是該選擇ZigBee芯片去自己開發(fā)協(xié)議呢，還是直接選擇已經(jīng)帶有了ZigBee模塊協(xié)議的模塊直接應用呢？

　　玩轉(zhuǎn)芯片的代價：開發(fā)時間周期長；人力和技術儲備雄厚。　　　目前市場上的ZigBee射頻收發(fā)“芯片”實際上只是一個符合物理層標準的芯片，它只負責調(diào)制解調(diào)無線通訊信號，所以必須結合單片機才能完成對數(shù)據(jù)的接收發(fā)送和協(xié)議的實現(xiàn)。而單芯片也只是把射頻部分和單片機部分集成在了一起，不需要額外的一個單片機，它的好處是節(jié)約成本，簡化設計電路，但這種單芯片也并沒有包含ZigBee模塊協(xié)議在里面。這兩種情況都需要用戶根據(jù)單片機的結構和寄存器的設置并參照物理層部分的IEEE802.15.4協(xié)議和網(wǎng)絡層部分的ZigBee協(xié)議自己去開發(fā)所有的軟件部分。這個工程量對于做實際應用的用戶來講是很大的，開發(fā)周期以及測試周期都是非常之長的，更由于是無線通訊產(chǎn)品，它的產(chǎn)品質(zhì)量也不是很容易得到保障的?！　〖幢悻F(xiàn)在許多ZigBee公司都提供自家芯片的ZigBee協(xié)議棧，但這只是提供一種協(xié)議的功能，而并不代表它具有真正的可應用性和可操作性，因為它并沒有提供一個對用戶的數(shù)據(jù)接口的詳細描述，用戶怎么才能不顧及芯片內(nèi)部的程序而很簡單輕松的就把自己的數(shù)據(jù)通過芯片發(fā)送出去，甚至組成路由獲取傳送更遠方產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，這都不是只包括了ZigBee協(xié)議棧的芯片就能簡單實現(xiàn)的，ZigBee協(xié)議棧只是說它有了協(xié)議的所有組成部分，而究竟怎么把每部分結合并有條不紊的運轉(zhuǎn)起來，并怎么實現(xiàn)和用戶自己數(shù)據(jù)的協(xié)議通訊？一個只包含了ZigBee協(xié)議棧的芯片是不可能實現(xiàn)得了的?！　≈卑c講，這些需要用戶根據(jù)完整的協(xié)議代碼和自己上層的通訊協(xié)議，再去一點一點每個部分的去修改協(xié)議棧中的內(nèi)容，才能完成簡單的數(shù)據(jù)無線收發(fā)，而要完成一條路由，甚至整個網(wǎng)絡的通信，那調(diào)試測試的時間則會需要更長的。那么對于做實際應用的用戶來講將會大大耽誤開發(fā)周期，并且這種具有復雜協(xié)議的無線產(chǎn)品會具有更多的不定因素，更易受到外界環(huán)境條件的影響，在實際開發(fā)中遇到的問題將會五花八門，難于應付.?！　　⊥孓D(zhuǎn)模塊的代價：省去ZigBee開發(fā)周期，能在推廣項目上搶到先機。　　ZigBee模塊是已經(jīng)包含了所有外圍電路和完整協(xié)議棧的能夠立即投入使用的產(chǎn)品，已經(jīng)經(jīng)過了廠家的優(yōu)化設計，和老化測試，有一定的質(zhì)量保證。優(yōu)秀可靠的zigBee應用“模塊”具有在硬件上設計緊湊，體積小，貼片式焊盤設計，可以內(nèi)置Chip或外置SMA天線，通訊距離從100米到1200米不等，還包含了ADC，DAC，比較器，多個IO，I2C等接口和用戶的產(chǎn)品相對接。軟件上包含了完整的ZigBee模塊協(xié)議棧，并有自己的PC上的配置工具，采用串口和用戶產(chǎn)品進行通訊，并可以對模塊進行發(fā)射功率，信道等網(wǎng)絡拓撲參數(shù)的配置，使用起來簡單快捷。　　透傳模塊的好處在于用戶不需要考慮模塊中程序如何運行的，用戶只需要將自己的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到模塊里，然后模塊會自動把數(shù)據(jù)用無線發(fā)送出去，并按照預先配置好的網(wǎng)絡結構，和網(wǎng)絡中的目的地址節(jié)點進行收發(fā)通訊了，接收模塊會進行數(shù)據(jù)校驗，如數(shù)據(jù)無誤即通過串口送出。不過目前來說，大多數(shù)用戶應用Zigbee模塊技術，都會有自己的數(shù)據(jù)處理方式，以致每個節(jié)點設備都會擁有自己的CPU以便對數(shù)據(jù)進行處理，所以仍可以把模塊當成一種已經(jīng)集成射頻、協(xié)議和程序的“芯片”。

此對比表格都僅對于貼片式便于嵌入的模塊并僅依據(jù)各廠商的產(chǎn)品手冊提供的性能參數(shù)進行對比，但是如上海數(shù)傳等廠商，本人在官網(wǎng)上并沒法找到詳細的產(chǎn)品手冊，也有部分廠商是模棱兩可的參數(shù)說明，如此表格有錯誤的地方，歡迎使用過的或者了解其模塊的朋友可以對表格進行修改完善。　　目前來說國內(nèi)做zigbee模塊的廠商并不多，本人也只是挑選了部分個人熟知的廠商進行了一個小對比，部分廠商的產(chǎn)品本人也并未入手進行過測試，所以室內(nèi)室外的通信距離本人并不是很清楚。有些廠商會加外部功放，有些并沒有加，以至于通信距離上來說都是不同的，并且目前來說無線通信產(chǎn)品特別是ZigBee模塊，環(huán)境對其的通信距離影響很大，各廠商的實測環(huán)境也各不相同（有些是置高，有些是功放較大），產(chǎn)品手冊上的通信距離最好只是作為一個衡量標準，僅供參考之用?！　〖偃鐚@方面有興趣的朋友，或者正想使用ZigBee模塊進行現(xiàn)場應用的朋友，詢問相關模塊的時候最好將自己的需求進行一個較為清晰的定位，如距離、數(shù)據(jù)量、組網(wǎng)、應用場景等。因為Zigbee模塊為近距離、低功耗、小數(shù)據(jù)量的技術，所以具體應用要求比較高，如在不考慮功耗的情況下，對于距離要求較高的應用，可以使用號稱點對點能傳10Km~20Km的XBEE模塊；如溫濕度等數(shù)據(jù)采集，需要功耗較低，數(shù)據(jù)量不大，距離近的可以使用一些公司的低功耗模塊（距離遠就犧牲了功耗），可以使用赫立訊、北京云天創(chuàng)等公司的模塊。值得一提的是，由于ZigBee采用隨機接入MAC層，且不支持時分復用的信道接入方式，部分ZigBee模塊一般會對數(shù)據(jù)進行校驗，返回ACK等操作（一般射頻芯片等硬件層會自帶，部分公司模塊會在程序上也進行相應操作），網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)越多，整個網(wǎng)絡所有節(jié)點采集的數(shù)據(jù)到服務器的時間就越長，因此不能很好的支持一些實時性要求較高的業(yè)務。