MRF24J40的ZigBee网络分析及在电气监测中的应用

李衍川，江和

（福州大学 电气工程与自动化学院，福州 350108）

引 言

ZigBee是一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。ZigBee的组网能力强，广泛应用于无线传感网、嵌入式的自动控制和远程控制领域［1］。ZigBee的协议栈由一组子层构成，由下至上依次是物理层、介质接入控制子层（MAC）、网络层、应用层，并与单片机配合完成数据包装收发、校验、各种网络拓扑、路由计算等复杂功能。

随着用户对电器智能化的要求越来越高，ZigBee技术需要传输更多的电气参量和现场参量，其中电压有效值和频率是确保电气系统稳定运行的重要参数。有线传输布线麻烦，会使电器结构复杂、成本增加、使用不方便，而采用ZigBee技术能够很好地解决这方面问题。

本文以Microchip公司的PIC18LF4620为核心，硬件收发电路采用MRF24J40芯片，结合ZENA网络分析仪器对ZigBee设备间的绑定和数据请求进行监控，测试终端将电气参数发往其他设备。

1 ZigBee协议栈结构和原理

ZigBee协议栈的分层结构中，最下面的两层是介质接入控制子层（MAC）和物理层，这两层是由IEEE 802.15.4定义的，而上面的网络层和应用层才是由ZigBee联盟定义的。网络层（NWK）负责设备到设备的通信，并负责网络中设备初始化、消息路由和网络发现；而应用支持子层（APS）可使用NWK提供的服务，实现数据传送和安全等服务。此外应用层还可以通过ZigBee设备对象（ZDO）进行网络层配置和访问，提供设备发现、服务发现和绑定管理服务。用户程序则通过240个端点与APS对接，实现用户功能。实现ZigBee任务的关键就是在应用层或者ZDO层中配置原语，单片机的任务就是不断地执行各种ZigBee协议栈任务。……