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ZigBee谁为王?谁为寇!

2017-10-10 15:26:54 无线龙科技 阅读

ZigBee无线技术一鸣惊人

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。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:

1)低功耗。在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6~24个月,甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较,蓝牙能工作数周、Wi-Fi可工作数小时。

2)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32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且ZigBee免协议专利费。

3低速率。ZigBee工作在250kbps的通讯速率,满足低速率传输数据的应用需求。

4)近距离。传输范围一般介于10~100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到1~3km。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。

5)短时延。ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3~10 s、Wi-Fi需要3s。

6)高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构,由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65000个节点的大网。

7)高安全。ZigBee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。

8)免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗2.4GHz(全球) (ISM)频段。

ZigBee在2004年推出2004(ZigBee1.0)的基础上,年前又推出了功能更加强大的ZigBee2006协议栈,增加了ZIGBEE PRO 扩展指令集,功能更加强大。

据行家分析ZigBee技术将在无线数传,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,目前有个口号“WIRELESS ANY WHERE”,要实现这个口号的目标,ZigBee 技术的广泛应用,可能是一个重要的前提。

正是因为ZigBee具有广阔的市场前景,所以引来了全球众多厂商的青睐。纷纷推出各种ZigBee无线芯片,无线单片机,ZigBee开发系统,形成了百花争艳的市场局面,这种局面,对应降低芯片价格,丰富ZigBee技术的应用软件,加快ZigBee技术普及,是大有好处。

在这众多的技术和厂商中,到底谁能够在激烈的竞争中胜出,目前网上很少有文章谈起,俗话说,成者为王,败者为寇,到底谁将为”王”,谁将落“寇”我们愿意出来抛砖引玉,谈谈我们的看法。

二ZigBee斗法的焦点在哪里?

由于ZigBee技术是目前嵌入式应用的大热门,所以目前全世界很多公司陆续投入这个市场,市场上各种ZigBee的技术方案五花八门, 争奇斗艳, 但俗话说“外行看热闹,内行看门道”,以我们比较专业的眼光看来,这其中主要的关键如下。

1、争夺使用自己的微处理器

这是因为每个方案的提供商(这里主要指是ZigBee芯片供应商),无不追求一个“利”字,这些厂商为了推销自己的微处理器,想尽了一切办法,他们千方百计的推销自己公司的硬件平台,自己的编译调试系统,像FREESCAL 公司推销的是自己的68系列处理器,使用的是以68微处理器为核心的MC1321X单芯片系统。EMBER公司也是采用的自己的16BIT RISC 处理器;TI也希望推销自己的CC2420+MSP430系统。

2、争夺使用自己的ZigBee协议栈

ZigBee技术的核心是几万行ZigBee/802.15.4的C51源代码,这些源代码和ZigBee无线单片机内核配合,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,正是因为这个协议栈是ZigBee技术的核心,所以大家争夺激烈。

3、比拼芯片的最后成本

ZigBee是一个应用非常广泛的技术,就硅片而言,成本都非常低,关键在需要大量客户来进行广泛应用。生产数量大才能降低成本,所以大家一定要来拼芯片的价格,ZigBee未来目标芯片价格是低于一美元,这里誰能作到?

4,比拼开发工具的方便性和开发工具(包括开发软件)的低价格

ZigBee是一项非常复杂的技术,开发工具和软件需要大量的人力和物力来开发,必然导致开发工具的昂贵,那么,谁的开发工具价格低,容易使用,软件丰富,谁就能争取到更多的客户支持,具有更大竞争力。

主要ZigBee芯片供应商ZigBee方案竞争能力比较

目前市场上主要ZigBee芯片提供商(2.4GHZ),主要有:TI/CHIPCON,EMBER(ST),JENNIC(捷力),FREESCALE ,MICROCHIP四家。

目前ZIGBEE技术提供方式有三种:

ZigBee RF+MCU ?例如:TI CC2420+MSP430、FREESCLAE MC13XX+GT60、MICROCHIP MJ2440+PIC MCU

单芯片集成SOC?如:TI CC2430)CC2431(8051内核) 、FREESCALE MC1321X 、 EM250

单芯片内置ZigBee协议栈+外挂芯片 JENNIC SOC+EEPROM、EMBER 260+MCU

主要四个公司按上述几方面分析如下:

A)微处理器:

除了CC2430/CC2431外其他四家公司都是采用自己的微处理器,只有CC2430/CC2431采用标准的8051处理器。

该项评分:CC2430/CC2431胜出。

因为:8051微处理器诞生30多年,目前在国内最为普及。大学中专,都有广泛的课程,各种参考书到处都有,开发软件KEIL,IAR,早已被大家熟悉,用起来最顺手。

有言论说8051“老了”怕不能担当此重任,也有言论说,8051会产生数字噪声,影响无线通讯…以专家的眼光看,这些都是没有科学依据的说法。

随着芯片科技的发展,今天的8051早已经脱胎换骨,只是片上系统(SoC)的一小部分,而且在低功耗,高速度,低噪声等方面有了质的飞跃,CC2430/CC2431的8051内核经过特别设计,可以和2.4GHZ的ZigBee无线收发电路完美的配合工作,绝不会因为其8051内核的高速运行而对高频无线通讯有任何影响。

采用从8051对用户而言好处如下:

1)无需重新学习微处理器结构原理,无需重新熟悉编译)调试工具。

2)对片上系统的I/O, 定时器,A/D, PWM, 看门狗等等,也无需重新学习。

3)如果你没有单片机的基础,学起来也非常容易,也容易找到人请教,交流。

从技术眼光看,ZigBee技术的核心是软件,如果MCU是8051,则ZigBee是由C51代码组成的一堆软件而已。无论是无线数据传输,路由算法,网络拓扑….都是各种函数的组合,代码组合,如果任何人熟悉C51编程,就很容易熟悉ZigBee的代码,同时将自己的应用代码和ZigBee结合在一起。

这对应初次进入无线领域的工程师而言,如果选择自己不熟悉的处理器,在进行开发时,既要面对复杂的ZIGBEE无线通讯协议, 超高频的硬件环境,再加上完全陌生的指令系统,硬件平台,无疑对开发ZigBee是“雪上加霜”。

BZigBee协议栈

目前TI 提供CC2430/CC2431/ZigBee2006协议栈,全套协议栈原来报价10万人民币,目前已经开放免费下载。这是一个巨大的惊人之举,虽然开放下载的协议栈是库文件,但是是全功能,包括网状网络拓扑的全功能协议栈,从10万到零,将其他对手远远抛在后面,同时ZigBee2007和ZigBee PRO协议栈也将于最近开发免费下载。

如果需要进行教学研究,成都无线龙通讯也可以提供全部C51源代码的精简版协议栈。

其他几家情况如下:

FREESCALE BEE KIT 3个月自动失效(需要购买正版1200美元,才能使用)。

EMBERR ZigBee 2006,报价:10,000美元。

MICROCHIP 免费源代码。但是只支持PIC和MJ2440芯片 (该协议栈从2007起,就没有任何更新)。

该项评分:CC2430胜出。

C)ZigBee芯片的最后成本

CC2430/CC2431是全部方案中,唯一一个包括FLASH存储器+MCU+ZIGBEE RF全全集成,真正的单芯片解决方案。

JENNIC的“单片机”只有ROM(只读存储器),芯片内部没有存放用户程序的地方,系统必须要外加一个EEPROM,你的全部程序必须存储在外部的EEPROM中,如果你使用这样的无线单片,最大的问题是不能对你自己开发的代码加密,任何人可以从外部EEPROM轻易中获得你辛辛苦苦开发的代码。

FREESCALE 的单芯片是采用两个硅片和SIP技术共同包装,在大量生产情况下,肯定不能和单芯片方案竞争。

在芯片最后成本竞争中,CC2430取胜是必然,因为只有CC2430真真能作到一个芯片解决战斗!!芯片价格必然最低!

D)开发工具的方便性和开发工具(包括开发软件)的低价格

CC2430原产开发工具CC2430ZDK报价原来10,000美元,目前下降到2000美元。但是国内无线龙通讯科技公司,已经将其入门级全套CC2430/CC2431开发工具(包括仿真器,精简版ZigBee协议栈,兼容ZigBee2006的3个ZigBee无线模块,全套开发软件光盘,配套北航正式教材)C51RF-3-CS降低到了人民币1000元多元。

和其他解决方案比较,开发容易,CC2430)CC2431在开发系统的性能,容易使用,具备全免费ZigBee 2006,ZigBee2007协议栈包括全新ZigBee PRO指令集等全新高级功能。

成都无线龙通讯科技公司是国内最早投入ZIGBEE技术开发的先锋,在两年前和CHIPCON同步推出了国内第一个CC2430/CC2431开发系统,是国内最大的ZigBee开发系统提供厂商, 目前国内外有大量客户群,同时能对用户使用ZigBee技术,提供强大有力的技术支持, 他们的ZigBee产品已经批量装备了清华大学,浙江大学,成都电子科技大学,中山大学, 深圳大学等重点大学相关实验室。

无线龙通讯还结合国内开展ZigBee教学实验的需要,推出了全系列JKS教学平台, C51RF-WSN等无线传感器网络教学/开发平台,将ZigBee实际应用到开发无线传感器的实践中去。

经过多年的努力创新,成都无线龙通讯科技公司不仅推出了多种高级ZigBee教学平台,开发工具,还和国内著名嵌入式教材出版商---北航合作,出版了无线单片机技术丛书,该教材已经出版6本,已经被国内多家大学和职业学院选为教材。

该系列丛书的第三本《ZIGBEE无线网络入门与实战》,是国内第一本实战ZigBee的教材,包括了CC2430中文详细介绍,ZigBee技术介绍,C51RF-3开发工具介绍等为入门复杂的ZigBee技术,架设了理想的桥梁。

该系列丛书的第六本<ZigBee2006无线网络和无线定位实战> 也已经出版, 该书是目前国内第一本关于ZigBee2006和无线定位方面的专著和实用教材,详细讨论了如何使用ZigBee2006和使用CC2431实现无线定位,并包括大量实验和C51源代码,能够协助读者入门最新ZigBee2006和无线定位技术。

该项评比,仍然是CC2430/CC2431胜出

结束语:

归纳起来,采用通用MCU,免费全开放全功能协议栈,正真低价格单芯片,廉价高性能国产化的开发系统,容易获得的各种学习教材和培训,未来ZigBee技术竞争中,谁将为“王”,谁将为“寇”大家可以自己来判断。

全文完



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