产品简介：

本书从PIC单片机的基础讲起，逐步展开ZigBee无线网络技术的相关知识，最后通过大量的实验，让读者实际体验如何具体使用ZigBee无线技术进行实际产品的开发设计。作者希望以动手实践为主轴，让读者在不断的实验中，循序渐进地完成PIC 单片机和ZigBee无线技术的有机结合，像开发简单单片机系统一样，完成复杂ZigBee无线产品和技术的开发。     本书适合广大从事单片机、无线应用、自动控制、工业控制、无线传感等的工程技术人员作为学习、参考用书，也可作为高等院校的计算机、电子、自动化、无线课程的教学参考书。

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功能特点：

ZigBee是一种崭新的，专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。它也是目前嵌入式应用的一个大热点。ZigBee的特点主要有以下几个方面：        低功耗。在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持一个节点工作6～24个月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较而言，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。         低成本。通过大幅简化协议（不到蓝牙的1/10），降低了对通信控制器的要求。按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32 KB代码，子功能节点则少至4 KB代码，而且ZigBee免收协议专利费。         低速率。ZigBee工作在250 kb/s的通信速率下，可满足低速率传输数据的应用需求。         近距离。传输范围一般介于10～100 m之间，在增加RF发射功率后，可增加到1~3 km。这指的是相邻节点间的距离，如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。         短时延。ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15 ms，节点连接进入网络只需30 ms，从而进一步节省了电能。相比较之下，蓝牙需要3~10 s、WiFi需要3 s。         高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构。一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65 000个节点的大网。        高安全。ZigBee提供了3级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据和采用高级加密标准(AES128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。         免执照频段。采用直接序列扩频在工业、科学、医疗的2.4 GHz(全球) (ISM)频段。 正是这些全新的特点，将使ZigBee技术在无线数传、无线传感器网络、无线实时定位、射频识别、数字家庭、安全监视、无线键盘、无线遥控器、无线抄表、汽车电子、医疗电子、工业自动化等方面得到非常广阔的应用。对于刚刚起步开始学习ZigBee技术的电子工程师、单片机工程师而言，选择一个高效率、低价格的ZigBee无线技术和相关的学习环境，使自己能快速入门和精通复杂的ZigBee无线技术，是非常重要的事情。这主要包括以下4个方面的选择。 1. 选择合适的微处理器      从技术眼光看，ZigBee技术的核心是微控制器（MCU），而ZigBee其实就是由该MCU的软件代码组成的一堆软件。无论是无线数据传输、路由算法、网络拓扑等，都是各种函数的组合、代码组合。学习入门ZigBee，首先要选择一个很优秀的微控制器。由微芯公司开发的PIC系列单片机，是单片机中的后起之秀。它采用精简指令集(RISC)、哈佛总线（Harvard）结构、二级流水线取指令方式，具有实用、低价、指令集小、低功耗、高速度、体积小、功能强和简单易学等特点，体现了单片机发展的一种新趋势,也是作为ZigBee控制核心的一种理想选择。PIC系列单片机由于将其大量的资源全部集成在芯片内部，包括I/O、存储器、通信接口等，使系统电路板需要的空间大大简化，而且一些对高频通信可能产生的干扰噪声大大减少，加上可以用电池供电和具有低功耗模式等新的特点，使PIC系列单片机非常适合应用于短距离无线通信和无线网络中。选择PIC系列微处理器为ZigBee的核心MCU的另外一个优势是，PIC单片机目前在国内已经普及，大学中专都有广泛的课程；各种参考书、教材到处都有，开发软件也早已被大家熟悉，用起来非常顺手。 2. 选择高效率、低价格的学习开发平台     确定了核心控制微处理器，就好像已经掌握了ZigBee心脏跳动的频率和运行的脉搏，接下来就需要有一套能够进行程序编译、下载、在线调试的实际学习ZigBee无线技术的开发平台了。成都无线龙通讯科技有限公司专门为使用PIC单片机学习ZigBee技术设计了C51RF3JX教学系统。该系统采用了微芯的PIC18F4620单片机和TI/CHIPCON公司的CC2420最新无线ZigBee芯片，既可以满足单片机初学者熟悉PIC单片机，也可以满足有一定单片机基础的工程师、电子爱好者学习ZigBee技术，具有很强的实用性。C51RF3JX教学系统包括4个ZigBee无线模块、MPU模块、大型实验板、多种传感器（温度、光电、加速度等）、4×4键盘、液晶显示、电机、蜂鸣器、RS232接口等，可以方便地完成本书包括的各种PIC单片机和ZigBee无线网络的多种实验。只要将C51RF3JX教学系统简单地连接上计算机，运行微芯公司提供的开发编译和调试环境，就可以方便地观察ZigBee/802.15.4协议栈源代码的运行情况；而且可跟踪协议栈运行情况，单步、断点和ZigBee的整个协议完全透明可控、可操作；无线收发情况也在计算机屏幕上，一目了然，随意控制。有了这个平台，即使没有任何无线通信经验的工程师，也能够在很短时间内熟悉复杂的ZigBee协议，很快将自己的应用和ZigBee无线技术结合在一起，成为无线通信的内行。 3. 选择源代码开放的ZigBee协议栈     ZigBee技术的核心是几万行ZigBee/802.15.4 C51源代码。这些源代码同ZigBee无线单片机芯片配合，完成数据包装收发、校验、各种网络拓扑、路由计算等复杂的功能。因为这个协议栈是ZigBee技术的核心，所以除了微芯公司以外，国外其他厂家几乎都一律不提供协议栈源代码，而是提供协议栈目标码库文件。换句话说，微芯公司是目前全世界唯一提供源代码开放协议栈的厂家。 虽然目标码库文件和源代码都能实现ZigBee协议栈的功能，但从开发/使用方便性上而言,两者间有下列明显差异：        源代码对使用者是全透明的，使用者可以任意修改、添加自己需要的功能。目标码则不能改动任何地方。        ZigBee目标码库内部一般带有内部控制/限制信息，如某国外著名厂家提供的免费协议栈是3个月限制版，到时间后该目标码协议栈将自动停止运行，用户需要支付专利费后才能继续使用。而源代码协议栈对用户完全透明，不会有这样的问题。        源代码协议栈由C语言写成，可以在不同微控制器上移植，而目标代码库只能支持特定的微控制器。        源代码协议栈可以帮助使用者理解ZigBee协议的内部结构和实现方法。目标代码库则不具备这样功能。 4. 动手实践,在实际动手中学习ZigBee无线技术      高频无线技术、单片机技术、C51编程、无线传感器技术、无线网络技术和ZigBee/802.15.4技术都属于实验技术和实用技术。具体掌握这些技术，需要实际动手，通过编程序、实际调试、实际电路板、现场测试分析等来真正了解技术的核心，来具备实际的经验。对于像ZigBee/802.15.4技术这样全新的技术，很少有书籍来进行详细地介绍，目前书店的无线类书籍大多是理论，各种复杂的计算公式，让人看起来非常吃力。但如何去像开发单片机一样，实实在在地做程序、做电路板、去调试、测试，最后做一个实际的无线产品，这些在现有图书中很难发现，然而这正是电子工程师最需要的东西。本书从PIC单片机的基础讲起，逐步展开ZigBee无线技术的相关知识，最后通过大量的实验，让读者实际体验如何具体使用ZigBee无线技术，进行实际产品的开发设计。作者希望以动手实践为主轴，让读者在不断地实验中循序渐进地完成PIC单片机和ZigBee无线技术的有机结合，像开发简单单片机系统一样，完成复杂ZigBee无线产品和技术的开发。我们认为，在实践中体验无线通信的原理、自己编程序、自己观察无线通信的实践过程，是快速掌握ZigBee/802.15.4短距离、低功耗无线网络技术的最重要的关键。归纳起来，如果解决好上述4个方面的问题，就具备了打开ZigBee大门的全部条件，剩下的就是看如何运用智慧，去实现千千万万的应用，去开发形形色色的无线产品了。而本书的目的，作为读者迈进ZigBee无线技术的桥梁的作用，也就达到了。衷心希望我们和北京航空航天大学出版社共同努力出版的这本图书，能够成为读者迈入ZigBee无线网络技术大门的“金钥匙”，成为学习嵌入式无线技术的好伴侣。购买了本书，并且需要本书配置实验的源代码/资料的读者，请登录http://www.c51rf.com/download.asp下载或发邮件info@c51rf.com索取。 作者 2007年7月

第1章 实验系统介绍 1.1 ZigBee无线模块1 1.2 CPU模块1 1.3 实验板3 1.3.1 A1——传感器3 1.3.2 A3——RS232接口5 1.3.3 A4——FT232RL设计6 1.3.4 A5——电源8 1.3.5 B1——JTAG9 1.3.6 B2——无线模块（CC2420）插座9 1.3.7 B3——MCU插座9 1.3.8 B4——键盘9 1.3.9 C1——显示区10 1.3.10 C2——电机12 1.3.11 C3——蜂鸣器13 1.4 移动扩展板介绍14 1.4.1 OLED显示14 1.4.2 传感器15 1.4.3 其他15 1.5 MPLAB IDC2的使用17 1.6 实验开发系统套件17 第2章 PIC及ZigBee软件开发环境 2.1 PIC C语言18 2.1.1PIC C语言概述18 2.1.2 MPLAB C18编译器19 2.1.3 数据类型及数值范围20 2.1.4 存储类别21 2.1.5 预定义宏名23 2.1.6 常量24 2.1.7 语言的扩展26 2.2 MPLAB IDE集成开发环境28 2.3 MPLAB C18编译器32 2.3.1 C18编译器安装33 2.3.2 MPLAB IDE集成环境配置37 2.4 Microchip Stack for ZigBee41 第3章 PIC单片机基础 3.1 PIC单片机概述45 3.2 PIC单片机特点47 3.3 PIC18F4620单片机概述50 3.3.1 纳瓦技术52 3.3.2 多个振荡器的选项和特性53 3.3.3 其他特殊功能53 3.4 PIC18F4620单片机CPU的特殊功能54 3.5 PIC18F4620单片机振荡器及复位59 3.6 PIC18F4620单片机存储空间64 3.7 PIC18F4620单片机8×8硬件乘法器67 第4章 I/O端口 4.1 PIC18F4620单片机I/O端口69 4.2 I/O端口A(PORTA)70 4.3 I/O端口B(PORTB)72 4.4 I/O端口C(PORTC)75 4.5 I/O端口D(PORTD)77 4.6 I/O端口E(PORTE)79 4.7 并行从动端口（PSP）81 4.8 I/O端口实验82 4.8.1 LED灯闪烁实验83 4.8.2 键盘实验85 第5章 定时器 5.1 定时/计数器0(TIMER0)模块90 5.2 定时/计数器1(TIMER1)模块93 5.3 定时/计数器2(TIMER2)模块97 5.4 定时/计数器3(TIMER3)模块99 5.5 定时/计数器实验102 第6章 增强型通用同步/异步收发器 6.1 EUSART寄存器105 6.2 波特率发生器（BRG）107 6.3 EUSART异步模式110 6.4 EUSART同步主控模式113 6.5 EUSART同步从动模式115 6.6 EUSART实验116 第7章 中断 7.1 中断概述121 7.2 中断的现场保护122 7.3 中断寄存器122 7.4 INTn引脚中断127 7.5 TMR0中断128 7.6 PORTB电平变化中断128 7.7 中断实验128 7.7.1 定时器中断实验128 7.7.2 串口中断实验131 第8章 主控同步串行端口 8.1 控制寄存器135 8.2 SPI模式135 8.2.1 工作原理137 8.2.2 寄存器138 8.2.3 典型连接139 8.2.4 主控模式140 8.2.5 从动模式141 8.2.6 从动选择同步143 8.2.7 功耗管理模式下的操作144 8.3 I2C模式144 8.4 MSSP实验146 8.4.1 温度传感器（LM95）实验146 8.4.2 OLED实验150 第9章 PIC18F4620模数转换器(A/D) 9.1 A/D寄存器161 9.2 A/D 转换方式163 9.3 A/D采集要求164 9.4 选择和配置采集时间165 9.5 选择A/D转换时钟166 9.6 配置模拟端口引脚167 9.7 A/D转换167 9.8 在功耗管理模式下的操作168 9.9 实验169 第10章 捕捉/比较/PWM（CCP） 10.1 寄存器173 10.2 CCP模块配置175 10.3 捕捉模式176 10.4 比较模式177 10.5 PWM模式180 10.6 实验183 10.6.1 蜂鸣器实验183 10.6.2 电机驱动实验185 第11章 短距离无线数据通信基础 11.1 ZigBee无线网络使用的频谱和ISM开放频段189 11.2 无线数据通信网络190 11.3 无线CSMA/CA协议191 11.4 典型的短距离无线数据网络技术191 11.4.1 ZigBee192 11.4.2 WiFi193 11.4.3 蓝牙(Bluetooth)195 11.4.4 超宽频技术(UWB)197 11.4.5 近短距无线传输(NFC)198 11.5 无线通信和无线数据网络广阔的应用前景199 第12章 ZigBee无线芯片CC2420 12.1 芯片主要性能特点202 12.2 芯片CC2420内部结构203 12.3 IEEE802.15.4调制模式204 12.4 CC2420的RX与TX模式206 12.4.1 接收模式207 12.4.2 发送模式208 12.5 MAC数据格式208 12.6 配置寄存器209 12.7 参考设计电路210 12.8 控制实验211 12.8.1 实验现象分析212 12.8.2 SPI相关宏定义213 12.8.3 CC2420初始化函数217 12.8.4 发送数据包函数218 12.8.5 中断接收220 12.8.6 发送主函数——移动扩展模块222 12.8.7 接收主函数——实验扩展板224 第13章 ZigBee协议栈结构和原理 13.1 ZigBee协议栈概述227 13.2 IEEE802.15.4通信层229 13.2.1 PHY(物理)层229 13.2.2 MAC(介质接入控制子层)层231 13.3 ZigBee协议结构体系234 13.4 网络层236 13.4.1 网络层数据实体（NLDE）236 13.4.2 网络层管理实体（NLME）237 13.4.3 网络层功能描述237 13.5 应用层238 13.5.1 应用支持子层238 13.5.2 应用层框架238 13.5.3 应用通信基本概念239 13.5.4 ZigBee设备对象239 第14章 ZigBee网络实现实验 14.1 建立网络241 14.2 连接网络243 14.2.1 允许连接网络243 14.2.2 连接网络244 14.3 断开网络247 14.3.1 子设备请求断开网络247 14.3.2 父设备要求子设备断开网络248 14.4 网络实验248 第15章 ZigBee网络拓扑介绍 15.1 ZigBee技术体系结构263  15.2 网络拓扑拓扑结构形成265 15.2.1 星型网络拓扑结构的形成265 15.2.2 对等网络拓扑结构的形成265 15.3 ZigBee绑定实验266 15.3.1 协调器程序设计268 15.3.2 终端设备程序设计282 第16章 ZigBee网络路由实验 16.1 路由基本知识296 16.1.1 路由器功能296 16.1.2 路由成本296 16.1.3 路由表297 16.1.4 路由选择表298 16.2 路由器工作原理298 16.2.1 路由选择298 16.2.2 路由维护301 16.3 ZigBee路由实验302 第17章 ZigBee无线测温系统 17.1 无线测温系统原理与实现322 17.2 无线测温系统程序设计325 17.2.1 协调器程序设计325 17.2.2 终端设备程序设计330 第18章 基于ZigBee节能型路灯控制系统 18.1 路灯自动控制系统原理及实现341 18.2 路灯自动控制系统程序设计343 18.2.1 协调器设计344 18.2.2 终端设备设计354 第19章 ZigBee无线点菜系统 19.1 无线点菜系统原理和实现364 19.2 无线点菜系统程序设计366 19.2.1 协调器设计366 19.2.2 终端设备设计371 参考文献381