长期以来,低价、低传输率、短距离、低功率的无线通信市场一直存在着。ZigBee技术的出现和兴起,给厂商和设计者带来了新的选择。有了ZigBee技术,我们的生活和工作方式也许是这样的：早上进到厂房或者办公室,只需一个遥控器,便能够开启灯光、HVAC装置、调节室温、关闭安全系统、清点库存,以及下达安排出货的信息。即使在工作场所,也能轻易监控家中情况,注意车库门是否锁好、室温是不是调得过高、安全防盗系统的工作状态等等。这些能让智能化办公室与住所具有弹性和无缝链接的无线技术,都是ZigBee技术的拿手好戏。

1  什么是ZigBee

　　ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。它是一种运作在868/915 MHz或2.4 GHz无线频带,符合IEEE 802.15.4 MAC层规范的无线协议,主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波,将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率非常高。

　　这一点听起来与蓝牙似乎有点相似,蓝牙主要限于蜂窝电话及其辅助设备,但蓝牙主要是以语音为主的,并且未形成大型网络。而ZigBee则用于做这项工作,它将成为包围办公室、家庭和交通工具的无线设备的流行趋势。由于ZigBee技术的低数据速率和通信范围较小的特点,决定了ZigBee技术适合于承载数据流量较小的业务。所以ZigBee主要应用领域包括：工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。

　　目前,运用ZigBee技术的家庭消费产品包括：带有照明和HVAC控制设备的家庭自动化系统、安全系统、百叶窗和窗帘遥控器,以及机顶盒遥控器等其他娱乐设备。

　　在工业领域,ZigBee技术有助于改进公共设施和能源管理、物流和库存追踪、安全性和访问控制。它也能跟踪其他系统,实现预防性维护和性能监控,例如地震检测器、倾角计、机器人和安全系统。

2  飞思卡尔ZigBee技术

　　凭借长达50多年的半导体产品开发经验,飞思卡尔能够提供符合IEEE 802.15.4标准和支持ZigBee技术的完整平台解决方案。飞思卡尔为客户提供一站式商店,包括射频收发器、MCU、传感器、MAC软件、Z-Stack ZigBee软件,以及灵活的开发工具套件。这此产品可以帮助OEM业者在最短时间内,为家庭自动化与工业控制产品附加ZigBee无线连接能力,进行各种应用程序的检测及监控,从而使客户节约大量成本及时间。

3  飞思卡尔ZigBee技术应用举例

3.1  MC13193射频数据调制解调器

　　这种功能丰富的双向2.4 GHz收发器带有一个数据调制解调器,可以在ZigBee技术应用中使用。它还具有一个优化的数字核心,有助于降低MCU处理功率,缩短执行周期。4个定时比较器使用一个性能较低、价格便宜的MCU,从而能够降低成本。

　　广泛的中断维修服务使软件开发更具灵活性。RF IC和MCU之间使用串行外围接口（SPI）连接,从而使用户能够使用飞思卡尔庞大产品系列中的任何一种MCU。连接质量和电源检测,可以为网络组建和维护提供必要的数据。

　　MC13193特性举例包括：

　　· 根据IEEE 802.15.4标准设计,采用ZigBee技术;
　　· 全频段编码和译码;· 经济高效的CMOS设计几乎不需要外部组件;
　　· 可编程的时钟,供基带MCU使用;
　　· 标准的4线SPI（以4 MHz或更高频率运行）;
　　· 扩展的范围性能（使用外部低噪声放大器或功率放大器）;
　　· 可编程的输出功率,通常为0 dB;
　　· 超低功率模式;
　　· 7条GPIO线路。

3.2  微控制器和其他应用领域

　　射频收发器是支持ZigBee技术的平台解决方案的一个组件。处理设备（例如MCU或DSP）必须集成IEEE 802.15.4 MAC和ZigBee软件,才能构成完整的解决方案。在这种情况下,飞思卡尔提供全面的、支持ZigBee技术的解决方案,以及系统必需的组件。

　　飞思卡尔提供广泛的微控制器系列和开发工具。飞思卡尔已经推出了HCS08系列的低电压、低功率微控制器,旨在将MC13193应用到ZigBee技术应用中。这些经济高效的高性能8位MCU可以扩展电池寿命、提供高性能,并将外围设备和存储器集成在一起。

　　对于需要更高性能的应用,可以使用飞思卡尔处理器系列的其他产品,包括：ColdFire处理器、HCS12 16位MCU、i.MX应用处理器、56800/E混合控制器和PowerQUICC集成通信处理器（包括PowerPC核心）。

3.3  传感器

　　飞思卡尔还开发了一系列支持ZigBee技术的传感器。使用有线控制网络的客户,能够在他们的应用中轻松采用飞思卡尔的支持ZigBee技术的加速和压力传感器。这些传感器基于微机电系统（MEMS）技术,使用标准的OEM硬件接口。客户能够在多种飞思卡尔传感器解决方案中进行选择,这些产品采用了MMA系列加速计、MPX系列压力传感器、MC系列离子和烟雾图像传感集成电路。

3.4  MAC层软件

　　飞思卡尔开发了符合IEEE 802.15.4标准的MAC软件,该软件是支持ZigBee技术的平台解决方案的组成部分。它符合相关标准,体积要比蓝牙技术平台小得多。因此,IEEE 802.15.4技术对微控制器的片上存储空间要求更小,对处理功率的要求也最低。它的一些主要特性如下：

　　· 支持对等、星形和网状网络拓扑;
　　· 支持可选Z-Stack ZigBee上层;
　　· 节电模式（休眠、应用可配置）;
　　· 安全性;
　　· 载波侦听多点接入/冲突避免（CSMA-CA）通道访问;
　　· 可选超级帧结构带有信标;· 保证时隙（GTS）的机制。

　　实际上,正是由于ZigBee技术具有功耗低、成本低、网络容量大、安全性高、工作频段灵活等优点,ZigBee应用变得非常广泛。据2005年11月Northern Sky Research表示,到2010年将有5.8亿个ZigBee设备上市。飞思卡尔将继续用深厚的研发能力和前瞻性的战略开辟更加广阔的市场。