原创 ZigBee无线解决方案全力打造用户新体验

MB95F310和MB95F370系列微控制产品是富士通半导体新推出8位LCD微控制器，应用于低功耗的手持产品和家庭医疗电子产品。其芯片内置4×40或4×32 LCD驱动，高精度CR时钟振荡电路和双操作区闪存，富士通半导体也提供评估板和相关的驱动软件，方便客户的产品开发。富士通的ZigBee解决方案就是采用了MB95310系列MCU。

什么是ZigBee

我们先来看看什么是ZigBee技术，它有哪些特点和优势。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

ZigBee的结构

说到ZigBee 的技术特点，它实际上是一种无线连接，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：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）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。

（6）安全：ZigBee提供了基于循环冗余校验（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与其他无线技术的对比

总之，ZigBee适合简单的低成本通信网络，可以实现有限功率和宽松吞吐量要求应用的无线连接。

富士通用于ZigBee解决方案的系列MCU

下图是富士通的MB95310 MCU的框图。

MB95310 MCU框图

ZigBee的应用范围很广，包括建筑自动化（如安全、HVAC、照明控制、门禁控制）、消费电子产品（如遥控器）、计算机和外设（如鼠标、键盘等）、工业控制（如资产管理、过程控制、能量管理）、医疗（如患者监护）。下图是ZigBee的家庭应用实例。

ZigBee的家庭应用实例

富士通的演示系统

该系统是一个典型的ZigBee网络，包括1个协调器和16个节点。协调器支持与PC机以太网通信和与GSM电话的短消息通信。从系统框图可以看出，其中使用了2个F2MC-8FX CPU，也就是上面介绍的8位微控制器。

ZigBee网络系统框图

以GSM操作为例，手机或PDA通过GSM发送消息给主板，然后主板通过ZigBee通信转发此消息到节点，见下图。

GSM操作