毕业论文移动版

第一章:简单介绍了物联网的发展历程，研究现状和前景以及物联网的特点与应用。

第二章：介绍了基于MC13213的无线通信模块的系统介绍和模块具体的方案设计，包括模块设计目标、设计方案、关键技术等。

第三章:主要介绍了硬件设计，介绍了芯片和外围电路等。

第四章:详细论述了模块程序设计其中主要介绍了SMAC协议和ZigBee的相关知识。

第五章：详细介绍了本次课题研究所做的实验以及实验结果分析。

2 模块系统简介

2.1  模块概况

基于MC13213的无线通信模块是基于Freescale公司第二代ZigBee技术解决芯片MC13213而设计，片上高度集成HCS08GB60MCU与2.4G的RF芯片；片内包含60KB FLASH 及 4K RAM；集成8位键盘中断 KBI和8通道10位模数转换ADC；两个独立的串行通信接口SCI ；内部集成IIC接口，这些较通用的引脚都被模块所引出。芯片使用1.8v~3.6v的操作电压，最高总线频率高达20MHz；支持多种时钟选择；支持多种低功耗模式，具备BDM调试模块。MC13213的RF收发器工作在2.4GHz ISM频段16个可选择的通道；和802.15.4标准兼容，采用的O-QPSK扩频技术，250kb/s的数据传输速率；RF收发器包括低噪音放大器(LNA)和功率放大器(PA)内部微调单接口和双接口操作；集成发送/接收开关；提供电源稳压器以及完全的扩展频谱的编码和译码；优良的无线接收灵敏度（-92bm）和强大的抗干扰性能；RF输出功率-27dbm-+3bm，可通过软件编程设置；硬件支持：CSMA/CA功能；具有包模式和流模式传输方式。该模块引出可用引脚包括：BDM接口引脚、两个SCI接口引脚、一个IIC接口引脚、ADC接口引脚及KBI接口引脚[2]。

2.2  设计目标和解决方法

ZigBee无线模块设计的最终目的是解决无线数据传输距离、无线高频设计和无线软件技术设计问题，因而需要解决射频、芯片封装结构和软件通信协议这些问题。因为模块面向应用设备系统，考虑到成本和方便应用问题，电路板设计要尽可能的小，即要求小板设计。

在目前的ZigBee技术中，ZigBee无线模块的的实现方案主要有三种：第一种是MCU和RF收发器分离的双芯片方案，ZigBee协议栈在MCU上运行；第二种是集成RF和MCU的单芯片方案；第三种是ZigBee协处理器和MCU双芯片方案，ZigBee协议栈在ZigBee协处理器上运行。

ZigBee通讯距离的扩展有外部扩展和内部增加放大器两种办法，针对扩频，为了减少体积、节约成本同时达到实现通讯距离的扩展问题，模块通过采用内部增加放大器的ZigBee单芯片来解决。

对于数据的传输、接收与拒绝，提取数据、确认及重传等问题，采用使用符合IEEE 802.15.4的SMAC传输媒体访问机制来解决数据的透明传输。无线数据之间的通信格式可以采用包模式。考虑目的地址和自动组网技术。自动查找网络中的无线设备，自动组建无线数据传输网络。当一个无线模块向另一个模块发送数据时如何解决产生信道冲突问题，通过检测停发，一个周期后重发等。

为了实现模块占用空间最小且容易开发，确保了系统运行的可靠性、安全性和发射系统的灵敏度，减少了设计成本，体积小，使用方便等方面功能，因而采用单芯片。外置MCU+收发器方案灵活性高，单芯片占用空间最小且容易开发，灵活性高[3]。

从硬件设计上来说，为了满足ZigBee无线模块设计的开发需求，硬件系统采用MCU+RF收发器。模块设计成一个最小系统，焊接到设备母板上，更换不同的设备板满足不同的应用需求。设备板只需采用标准的无线模块的总线的方式与模块之间挂接。它的外部IO定义一端连接到需要的设备板上，模块的设计要保持通用性，因此必须提供嵌入式系统常用的功能模块，如：异步串行通信模块、模拟输入/输出模块、IIC模块及通用I/O口等功能模块。PCB板上硬件电路设计要合理，主要包括电源供给、复位电路、晶振电路和BDM接口提供等。对于射频的设计要求PCB板的布局、连线、组建等都能使射频的性能达到最好。天线的选择和设计也很重要，要能够实现射频距离上的要求。由于模块只是实现一个收发无线数据的支持，因而封装形式要方便嵌入和应用。最好采用模块与应用设备的焊接。 (责任编辑：qin)