基于ARM9的ZigBee以太网网关

目前多标准多协议共存的场合应用增多，而充当协议转换桥梁作用的网关起到了关键作用当前比较流行的两个本地无线技术无疑是Wi-Fi 和蓝牙，但是，对于低功耗、低带宽的控制类应用，诸如工厂内的传感器网络，ZigBee 或许是个更好的选择。配备一个功能强大的处理器后，ZigBee 可以在低功耗、低带宽的限制下高效完成很多复杂的应用。 本文探讨了基于ARM9处理器的ZigBee以太网网关的设计，这种网关在多标准、多协议共存的环境下发挥着关键作用。在许多低功耗、低带宽的工业应用，如工厂传感器网络中，ZigBee由于其低成本、低功耗和灵活的组网能力，成为更优的无线技术选择。ZigBee的传输速率虽然较低（10KB/S~250KB/S），但能满足特定场景的需求。 文中介绍的具体设计是基于AT91SAM9260的ZigBee工业以太网网关，该处理器是一款由Atmel公司生产的高性能ARM9微处理器，运行频率可达200MHz，集成了以太网MAC，并扩展了以太网PHY模块、ZigBee无线通信模块以及存储设备。硬件设计中，CC2520作为ZigBee收发器，与AT91SAM9260通过SPI接口进行数据通讯和控制。以太网PHY芯片DM9161负责物理层的10M/100M兼容连接。 软件设计部分，网关采用了Linux-2.6.28内核，上层添加了ZigBee服务，实现ZigBee和以太网协议之间的转换。以太网数据通过UDP端口接收，处理后通过串口发送给CC2520，转化为ZigBee报文。反之，来自ZigBee网络的数据经处理后通过以太网转发。软件架构包括硬件初始化、ZigBee模块配置、串口数据处理、UDP通信以及嵌入式WebServer管理等任务。 在协议转换方面，由于TCP/IP协议依赖MAC地址进行通信，因此必须将ZigBee的MAC地址映射到以太网的IP地址。设计中实现了ZigBee适配层和ARP协议，确保了地址转换的正确性。当网关接收到发往本地IP的以太网数据包时，经过一系列处理和判断，最终转发至ZigBee网络或反之。 通过这样的设计，ZigBee以太网网关能够实现实时监测、远程控制和数据交互，用户可以通过内置的WebServer直接访问或修改仪表数据，无论身处何处都能远程监控和诊断现场设备。接入GPRS或互联网后，更是能实现全球范围内的远程组态和操作，极大地提高了工业自动化系统的灵活性和效率。