STM32W无线射频ZigBee单片机原理与应用
书籍，北京航空航天大学出版社出版
-
选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
书籍，北京航空航天大学出版社出版
第1章 概述1
1.1 标准无线射频技术1
1.2 无线传感网(WSN)技术2
1.2.1 特性3
1.2.2 标准和规范3
1.2.3 软件结构3
1.2.4 操作系统4
1.2.5 算法5
1.2.6 信息处理5
1.2.7 关键问题5
1.3 IEEE 802.15.46
1.3.1 协议架构7
1.3.2 网络模型9
1.3.3 数据传输架构10
1.3.4 可靠性和安全性11
1.4 ZigBee12
1.4.1 ZigBee协议栈12
1.4.2 ZigBee寻址机制13
1.4.3 硬件和软件14
1.4.4 协议14
1.4.5 设备类型15
1.4.6 网络拓扑16
1.4.7 路由机制17
1.4.8 应用18
1.5 RF4CE19
1.6 6LoWPAN21
1.7 STM32W108简介22
第2章 STM32W108引脚与电气特性25
2.1 STM32W108的引脚25
2.2 操作条件35
2.2.1 绝对最大额定值35
2.2.2 正常操作条件36
2.2.3 上电操作条件37
2.3 时钟频率38
2.3.1 高频内部时钟特性(表2.10)38
2.3.2 高频外部时钟特性(表2.11)38
2.3.3 低频内部时钟特性(表2.12)39
2.3.4 低频外部时钟特性(表2.13)39
2.3.5 ADC特性39
2.4 直流电气特性41
2.5 数字I/O特性44
2.6 非RF系统电气特性45
2.7 RF电气特性46
2.7.1 Rx接收46
2.7.2 Tx发射46
2.8 型号命名与封装47
2.8.1 STM32W108型号命名 47
2.8.2 STM32W108封装尺寸48
第3章 STM32W108系统模块51
3.1 内部供电域52
3.1.1 内部稳压电源52
3.1.2 外接稳压电源53
3.2 复位与时钟53
3.2.1 复位53
3.2.2 时钟56
3.3 系统定时器58
3.3.1 树型狗定时器58
3.3.2 睡眠定时器59
3.3.3 事件定时器59
3.4 电源管理59
3.4.1 唤醒源60
3.4.2 基本睡眠模式60
3.4.3 可选的深睡眠62
3.4.4 睡眠模式下使用调试器62
3.5 内部存储器62
3.5.1 Flash存储器63
3.5.2 随机访问存储器SRAM64
3.5.3 存储保护单元65
3.6 硬件AES加速器65
3.7 无线射频模块65
3.7.1 接收(Rx)通道66
3.7.2 发送(Tx)通道66
3.7.3 校准67
3.7.4 集成MAC模块67
3.7.5 包跟踪接口(PTI)67
3.7.6 随机数发生器68
3.8 调试支持68
第4章 STM32W108片内外设69
4.1 GPIO69
4.1.1 功能描述70
4.1.2 外部中断74
4.1.3 调试控制和状态75
4.1.4 I/O复用功能75
4.1.5 通用输入输出(GPIO)寄存器77
4.2 通用定时器83
4.2.1 功能描述84
4.2.2 定时器中断111
4.2.3 通用定时器(1和2)寄存器111
4.3 串行接口126
4.3.1 功能描述126
4.3.2 配置127
4.3.3 SPI主模式128
4.3.4 SPI从模式131
4.3.5 双线串行接口(TWI)134
4.3.6 通用异步收发器(UART)137
4.3.7 直接内存访问(DMA)通道141
4.3.8 串行控制器寄存器142
4.3.9 SPI主模式寄存器144
4.3.10 SPI从模式寄存器146
4.3.11 双线串行接口(TWI)寄存器146
4.3.12 通用异步收发器(UART)寄存器147
4.3.13 DMA通道寄存器149
4.4 模数转换器ADC155
4.4.1 功能描述156
4.4.2 ADC中断161
4.4.3 模数转换(ADC)寄存器162
4.5 中断166
4.5.1 嵌套向量中断控制器(NVIC)167
4.5.2 事件管理器169
4.5.3 嵌套向量中断控制器(NVIC)中断172
第5章 STM32W108开发工具177
5.1 IAR EWARM177
5.1.1 安装IAR178
5.1.2 创建一个IAR工作区180
5.1.3 创建一个新工程181
5.1.4 添加文件或新建文件182
5.1.5 设置工程选项卡183
5.1.6 编译和链接186
5.2 仿真器186
5.2.1 安装仿真器驱动187
5.2.2 调试187
5.2.3 调试窗口188
5.3 抓包分析工具189
5.3.1 EmSniffer简介190
5.3.2 软件功能190
第6章 STM32W108协议栈与应用199
6.1 STM32W108固件类型199
6.2 IEEE 802.15.4 MAC协议栈与应用200
6.2.1 使用MAC库API设计一个应用程序201
6.2.2 STM32W108 MAC应用示例210
6.3 EmberZNet协议栈与应用225
6.3.1 基础应用设计225
6.3.2 安全概述与设计235
6.3.3 高级设计考虑262
6.3.4 sink_sensor实验例程277
6.4 RF4CE协议栈与应用294
6.4.1 RF4CE协议栈基础294
6.4.2 使用STRF4CE API296
6.4.3 使用RF4CE库设计一个应用程序302
6.4.4 RF4CE应用示例304
6.4.5 RF4CE 示例代码309
第7章 STM32W108系统设计与应用320
7.1 STM32W108硬件设计320
7.1.1 RF设计320
7.1.2 非RF设计323
7.2 2.4G天线选择与设计325
7.2.1 2.4G天线分类与选择325
7.2.2 2.4G倒F型PCB天线330
7.2.3 2.4G小尺寸PCB天线331
7.3 STM32W108应用模块与开发套件332
7.3.1 STM32W108应用模块(EMZ3018/3118)332
7.3.2 开发套件337
7.4 基于STM32W108的环境监测仪355
7.4.1 硬件设计355
7.4.2 软件设计358
7.5 ZigBee-WiFi无线数据采集网关362
7.5.1 硬件设计363
7.5.2 软件设计365
7.5.3 网关接口扩展369
参考文献370
为了尽快在中国推广STM32W，ST公司授权委托华东师范大学计算机系嵌入系统实验室，整理出版一本STM32W的中文书。此书的主要内容取自ST提供的原版资料(datasheet、user manual等)，应用实例部分取自我们自主开发的一些项目和产品。本书适合于从事无线传感网、ZigBee/RF4CE、物联网、无线仪器仪表、无线遥控等应用系统开发的工程技术人员学习参考，也适合作为无线传感网、物联网等实践课程的教材，以及STM32W的培训、自学用书。
8051单片机在一块芯片上集成了一个微型计算机的主要部件，它包括以下几部分: 1个8位微处理器(CPU)。 1个时钟电路。 4KB程序存储器。 256B数据存储器。 2个16位定时/计数器。 64KB...
我有一个绝对适合你的资料，已经发到你的邮箱了。你看一下，这个是我自己写的。有看不明白的地方就直接找我
怎么答啊、
项目教学法在单片机原理课程设计中的应用
项目教学法在单片机原理课程设计中的应用
根据高职高专培养应用型人才的目标,采用项目教学法探索单片机原理课程设计教学新模式。以\"交通信号灯模拟控制系统\"项目为例,通过确定项目任务、项目实施方案和项目验收及综合评价3个过程,阐述项目教学法在单片机原理课程设计中的具体应用。在单片机原理课程设计中应用项目教学法,有利于学生理解和掌握课程要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题和解决问题的能力以及团队合作能力,可充分发掘学生的创造潜能。
基于项目式的《单片机原理及应用》课程整体设计
基于项目式的《单片机原理及应用》课程整体设计
基于高职学院学生的特点,利用项目式的教学方法对《单片机原理及应用》课程进行了整体设计,提出了以\"单片机最小开发系统\"为主线的1344的教学模式,初步实现了课程的整体设计,提高了学生学习的主动性和积极性,达到较好的教学效果。
《ZigBee技术及应用》围绕ZigBee技术的理论和应用作较全面的介绍。在简要介绍无线组网通信技术的基础上，第2章详细介绍了ZigBee协议栈的基础--IEEE 802.15.4无线个域网协议;第3章对ZigBee协议规范1.0版本进行了阐述。从第4章开始，分别介绍基于单片RF收发器和SoC方式的一些典型ZigBee技术实现平台，主要产品有Freescale公司的MCl3192/MCl3193，Chipcon公司(已被TI公司收购)的CC2420、CC2430和Ember公司的EM250，对其芯片的特性、功能和应用等进行了描述。第8章介绍MCl3192的一个应用实例;第9章是CC2420 ZigBee DK开发套件的介绍。
1999年，蓝牙热潮席卷全球，然而发展数年，一直受芯片价格高、厂商支持力度不够、传输距离限制及抗干扰能力差等问题的困扰。
IEEE无线个人区域网工作组的 IEEE802.15.4技术标准是 ZigBee技术的基础。 IEEE802.15.4满足国际标准组织（ ISO）开放系统互连（OSI）参考模式。它定义了单一的 MAC层和多样的物理层.
802.15.4标准旨在为低能耗的简单设备提供有效覆盖范围在 10-75米的低速连接， IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是 2.4GHz物理层和 868/915GHz物理层[2]。2.4GHz波段为全球统一的无需申请的 ISM频段，有助于 ZigBee设备的推广和生产成本的降低。 2.4GHz的物理层通过采用高阶调制技术能够提供 250kbps的传输速率，有助于获得更高的吞吐量、更小的通信时延和更短的工作周期。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
文 | 传感器技术（WW_CGQJS）
ZigBee技术被认为是最有可能像WiFi、蓝牙一样改变我们现在生活的通信技术之一.ZigBee是让一些设备特别是传感器接入互联网的技术。
在家庭自动化控制和工业遥测遥控领域，对无线数据通信的需求越来越强烈,且这种无线数据传输必需是高可靠的，并能抵抗现场的各种电磁干扰。
Zigbee的特点就在于功耗更低，实时在线、同一个网关接入数量巨大并且可以自组网, 在物联网的发展中具有广阔的应用空间。
Zigbee技术
Zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳ZigZag形舞蹈来告知同伴，达到交换信息的目的。可以说是一种小的动物通过简捷的方式实现“无线”的沟通。人们借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术，亦包含此寓意。
它是基于IEEE802.15.4协议发展起来的一种短距离无线通信技术，功耗低，被业界认为是最有可能应用在工控场合的无线方式。Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。
ZigBee 的技术特点和性能
ZigBee是一种无线连接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz（欧洲流行)和915 MHz（美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。
作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点:
低功耗 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee设备非常省电。据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。 成本低 ZigBee模块的初始成本在6美元左右,估计很快就能降到1.5—2.5美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。 低复杂性 zigbee协议的大小一般在4-32KB，而蓝牙和wi-fi一般都超过100KB。 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。 网络容量大 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备, 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。 并且在一个网络中最多可以有65000个节点连接。 网络建立 zigbee能够自动建立其所想要的网络。 可靠 采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式, 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。 安全 ZigBee提供了基于循环沉余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证, 采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。Zigbee的技术性能
1、ZigBee频带和数据传输率
ZigBee 无线可使用的频段有3 个，分别是2.4GHz 的 ISM 频段、欧洲的868MHz 频段、以及美国的 915MHz 频段，而不同频段可使用的信道分别是16 、 1 、 10 个；
ZigBee 在中国采用2.4G 的 ISM 频段，是免申请和免使用费的频率，在2.4G 的频段上具有 16 个信道，带宽为250K。
2、短程无线网络标准
ZigBee 和 802.15.4 标准都适合于低速率数据传输，最大速率为250K，与其他无线技术比较，适合传输距离相对较近；ZigBee 无线技术适合组建WPAN 网络，就是无线个人设备的联网，对于数据采集和控制信号的传输是非常合适的。它的应用定位就是低速率、复杂网络、低功耗和低成本应用。
3、无线网络标准的比较
ZigBee 无线的传输带宽在20-250KB/s 范围，适合传感器数据采集和控制数据的传输，可以组建大规模网络，网络节点容量达到65535 个，具有非常强大的组网优势；特有的低功耗设计，可以保证电池工作很长时间。
4、Zigbee物理信道
ZigBee 在 2.4G 的频段上具有 16 个信道，从 2.405GHz — 2.480GHz 间分布，信道间隔 是 5M，具有很强的信道抗串扰能力。
5、Zigbee协议栈
ZigBee 采取了 IEEE 802.15.4 强有力的无线物理层所规定的全部优点，增加了逻辑网络、网络安全和应用软件，更加适合于产品技术的一致化，利于了产品的互连互通；ZigBee 继续与 IEEE 紧密结合，以保证向市场提供一种完整的集成解决方案。
6、ZigBee网络拓扑结构
ZigBee技术具有强大的组网能力，可以形成星型、树型和MESH 网状网，可以根据实际项目需要来选择合适的网络结构。
MESH 网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能；星型和族树型网络适合点多多点、距离相对较近的应用。
7、ZigBee网络设备类型
7.1网络协调器：
包括所有的网络消息，是 3 种设备类型中最复杂的一种，存储容量最大、计算机能力强。发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、 寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息。
7.2全功能设备（FFD）：
可以担任网络协调者，形成网络，让其它的 FFD 或是RFD连结，FFD 具备控制器的功能，可提供信息双向传输。 附带由标准指定的全部 802.15.4 功能和所有特征 更多的存储器、计算机能力可使其在空闲时起网络路由作用。 也可能做终端设备7.3精简功能设备（RFD）：
RFD 只能传送信息给 FFD 或从 FFD 接收信息。 附带有限的功能来控制成本和复杂性 在网络中通常用作终端设备。 ZigBee相对简单的实现自然节省了费用。 RFD 由于省掉了内存和其他电路，降 低了ZigBee部件成本，而简单的 8 位处理器和小协议栈也有助于降低成本。8、Zigbee抗干扰能力
ZigBee在物理层采用高处理增益的直序/频率快变 DS/FA 技术（Direct Sequence / Frequency Agility），ZigBee的处理增益最大，抗干扰和抗多径时延扩展的能力也最强。具备的频率快变就是改变频率，以避开从一个已知干扰源或信号源来的影响的能力；
实验证明IEEE 802.15.4/ZigBee 的误码率，特别是在信噪比为4dB 的情况下可达到10 -9 ；达到同样误码率，蓝牙/ 802.15.1 信噪比要达 16dB，WLAN的802.11b 要达 10dB，Zigbee的抗干扰性能明显高于蓝牙和WLAN 技术。
9、ZigBee可靠链路
9.1物理层RF 通信链路
直序扩频采用高处理增益 明晰的信道检测 对干扰能量进行检测 采用跳频技术 Freqency agility9.2协议
基于 CRC 的误码检测/校正 采取了避免冲突的策略 CSMA/CA 为固定带宽的通信业务预留了专业的有保证的时隙 发送的数据包都有待于接受方的确认，如出现问题进行重发 保持数据包的及时传输 Packet data freshness9.3通信可靠机制
ZigBee采用了 CSMA-CA 的碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专 用时隙，避免了发送数据使得竞争和冲突；明晰的信道检测；
MAC 层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包必须等待接受方的确认信息。
9.4网络的自组织、自愈能力强
ZigBee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络；
ZigBee自愈功能：增加或删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应地调整，无需人工干 预，保证整个系统仍然能正常工作。
ZigBee技术 RF 物理层上的设计保证了较强的抗干扰能力和通信可靠性。ZigBee技术在通信协议上的可靠设计，保证了较强的抗干扰能力和通信可靠性。
ZigBee联盟
ZigBee联盟成立于2001 年8 月。到目前为止，除了Invensys、三菱电子、摩托罗拉、三星和飞利浦等国际知名的大公司外，该联盟大约已有百余家成员企业，并在迅速发展壮大。其中涵盖了半导体生产商、IP 服务提供商、消费类电子厂商及OEM 商等，例如Honeywell、Eaton 和InvensysMeteringSystems 等工业控制和家用自动化公司，甚至还有像Mattel 之类的玩具公司。
所有这些公司都参加了负责开发ZigBee 物理和媒体控制层技术标准的IEEE802.15.4 工作组。在工业、农业、车载电子系统、家用网络、医疗传感器和伺服执行机构等领域，对于无线网络的要求与民用场合有很大区别。它通常对数据吞吐量的要求很低，功率消耗要低。
此外，简单方便、可以随意使用的无线装置大量涌现，需要布置大量的无线接入点，而低廉的价格将起着关键作用。所以ZigBee 标准要解决的问题是设计一个维持最小流量的通信链路和低复杂度的无线收发信机。要考虑的核心问题是低功耗和低价格的设计，这就要求该标准应提供低带宽、低数据传输率的应用。
IEEE802.15.4小组与ZigBee联盟(ZigBeeAlliance)共同制定了ZigBee标准。ZigBee标准是一个正在发展中的低成本、低功耗、低功率的短距离无线通信标准，它是专为低速率传感器和控制网络而设计的无线网络规范。
IEEE于2000年12月成立了802.15.4小组，负责制定物理层(PHY)和媒体接人控制(MAc)层规范，于2003年5月通过了IEEE802.15、4标准;ZigBee联盟是一个全球企业联盟，旨在合作实现基于全球开放标准、可靠、低成本、低功耗的无线联网监控产品，它由Honeywell、Mitsubishi、Motorola、philips与Invensys共同成立，主要负责制定网络层、安全管理及应用界面规范，于2004年12月通过了 1.0版规范。
Zigbee技术应用
1、适合ZigBee传输的数据类型
周期性数据 传感器数据、水电气表数据、仪器仪表数据 间断性数据 工业控制命令、远程网络控制、家用电器控制 反复性低反应时间数据 如鼠标键盘数据、操作杆的数据2、适合ZigBee技术的应用场合
设备成本低、传输数据量小，设备体积小，不便放置较大的充电电池或者电源模块，没有充足的电源支持，只能使用一次性电池。需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备非常多，但仅仅用于监测或控制的环境。
3、Zigbee技术典型应用
3.1结合 Zigbee和 GPRS 的无线数据传输
利用 GPRS 网络传输基于 Zigbee无线传感器汇节点数据的完整无线网络设计，网络采用 星型或 MESH 网状网络拓扑和需求时唤醒Zigbee模块的通信方式，有效降低了每Zigbee传感器节点的功耗，减少了传感器节点向汇节点上报数据时相互碰撞的概率，并利 用 GPRS 网络传输汇节点的数据，改变了传统无线传感器网络需要依托有线公共网络进行数据传输的限制，使网络具有非常显著的优点。
远程管理中心通过 GPRS 等公共信道与ZIGBEE 网络实现远程通信， 通过 GPRS 网络获取采集到的相关信息，实现对现场的有效控制和管理。
3.2医疗监控系统
利用 ZIGBEE 技术组成一个网状路由网络，在楼道设置合适的路由节点，进行数据的中转，房间内的呼叫节点采用星型网络连接，由其中一个节点作为 ZIGBEE 路由器，负责与中心网络的连接和数据中继转发。所有的 ZIGBEE 路由器组成一个蜂窝网状网络，再与ZIGBEE 中心节点连接，中心节点设置在管理中心，构建成一个完整的 ZIGBEE 无线网络，是个通信非常可靠的网络结构。
3.3无线点餐系统
餐厅 ZigBee无线节点网络，通过在餐厅、吧台、厨房、收银台、处理中心部署的ZigBee节点设备构成了完整的无线通讯网络，实现了信息处理的自动化； 服务员通过手持的点餐终端处理顾客的点单，用户订单通过终端和大厅内的 ZigBee 网络自动的上传到厨房和收银台，无线通信系统的 ZIGBEE 中心节点、无线 ZIGBEE 路由和无线点餐终端，够构成一个 蜂窝状的通信网络，任何一个节点以多调方式实现通信。
其中任何一个 ZIGBEE 路由器，负责与中心网络的连接和数据中继转发；所有的 ZIGBEE 路由器组成一个蜂窝网状网络，与 ZIGBEE 中心节点连接，中心节点设置在总服务台，构建成一个完整的 ZIGBEE 无线网络，是个通信非常可靠的网络结构。
3.4智能交通控制系统
采用 ZIGBEE 和太阳能结合的无线控制系统，无须挖路布设控制线路，各设备之间实现无线自动组网连接，既降低了系统安装成本，更重要的是避免了传统安装方式对交通干 扰所带来的经济损失，而且也避免了由于城市快速发展，道路拓展等变化对原有预埋管线的干扰。
随着ZigBee技术的不断完善，它将成为当今世界最前沿的数字化无线技术。ZigBee所具有的低功耗、低成本、低速率和使用便捷等显著优势，使它必将有着广阔的应用前景。ZigBec联盟预言在未来的四到五年内，每个家庭将拥有50个ZigBee器件，最后将达到每个家庭150个。相信在不久的将来，会有越来越多的具有ZigBee功能的产品进人我们的生活，为我们的生活和工作带来极大的方便和快捷。
声明：本文章是传感器技术平台原创文章。如需转载本篇文章，请电话或微信联系我们！未经允许，不得转载！17301083560
注明：1、公众号名称及ID 2、想要转载文章的标题
zigbee技术及应用内容简介