物聯(lián)網(wǎng)智能家居行業(yè)主流方案_zigbee無線通信技術(shù)詳解

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用ZigBee 模塊

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用Zigbee技術(shù)的原因主要可以歸納為以下幾點(diǎn)：

1、低功耗

Zigbee技術(shù)具有極低的功耗特性。由于其傳輸速率低，發(fā)射功率小，并且支持休眠模式，Zigbee設(shè)備在待機(jī)狀態(tài)下可以非常省電。這使得Zigbee設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，尤其是需要長時(shí)間運(yùn)行且不易更換電池的場景下（如智能家居、環(huán)境監(jiān)測等），具有顯著的優(yōu)勢。

2、低成本

Zigbee模塊的初始成本相對(duì)較低，并且隨著技術(shù)的成熟和普及，成本有望進(jìn)一步降低。此外，Zigbee協(xié)議是免專利費(fèi)的，這進(jìn)一步降低了Zigbee技術(shù)的使用成本。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的大規(guī)模部署而言，低成本是一個(gè)重要的考慮因素。

3、高可靠性

Zigbee技術(shù)采用了多種機(jī)制來確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。例如，MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題，可以進(jìn)行重發(fā)。此外，Zigbee還提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，以及支持鑒權(quán)和認(rèn)證的AES-128加密算法，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院屯暾浴?/p>

4、大網(wǎng)絡(luò)容量

Zigbee網(wǎng)絡(luò)支持大量的設(shè)備連接。一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，而一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。這種大網(wǎng)絡(luò)容量的特性使得Zigbee技術(shù)非常適合于需要連接大量設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)場景。

5、自組網(wǎng)能力

Zigbee技術(shù)具有強(qiáng)大的自組網(wǎng)能力。在網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)Zigbee設(shè)備都可以作為路由器或協(xié)調(diào)器，自動(dòng)尋找并連接其他設(shè)備，形成一個(gè)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。這種自組網(wǎng)能力使得Zigbee網(wǎng)絡(luò)在部署和維護(hù)上更加靈活和便捷。

6、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域

Zigbee技術(shù)廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)和各種嵌入式應(yīng)用中，如家庭自動(dòng)化、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、煙霧和入侵者警報(bào)、樓宇自動(dòng)化等。這些應(yīng)用場景對(duì)低功耗、低成本、高可靠性和大網(wǎng)絡(luò)容量的需求與Zigbee技術(shù)的特點(diǎn)相契合。

具體應(yīng)用如下：

智能家居

ZigBee模塊在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。通過ZigBee技術(shù)，可以將家中的各種智能設(shè)備（如智能燈泡、智能插座、智能門鎖、智能安防系統(tǒng)等）連接起來，形成一個(gè)統(tǒng)一的智能家居網(wǎng)絡(luò)。用戶可以通過手機(jī)APP或語音助手等設(shè)備遠(yuǎn)程控制這些設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能家居的自動(dòng)化和智能化管理。例如，通過ZigBee模塊，用戶可以遠(yuǎn)程控制智能燈泡的開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)，或者實(shí)時(shí)監(jiān)控家中的安全狀況。

智能醫(yī)療

在智能醫(yī)療領(lǐng)域，ZigBee模塊也被廣泛應(yīng)用。通過將ZigBee模塊嵌入到醫(yī)療設(shè)備中，可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備的無線連接和數(shù)據(jù)傳輸。這不僅可以提高醫(yī)療設(shè)備的使用效率，還可以方便醫(yī)生對(duì)患者進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷。例如，在遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)中，ZigBee模塊可以將患者的生理參數(shù)（如心率、血壓等）實(shí)時(shí)傳輸給醫(yī)生，以便醫(yī)生及時(shí)做出診斷和治療決策。

智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是ZigBee模塊應(yīng)用的另一個(gè)重要領(lǐng)域。在智能電網(wǎng)中，ZigBee模塊可以用于電力負(fù)荷監(jiān)測、電表讀數(shù)、電力設(shè)備管理等方面。通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)，電力公司可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。同時(shí)，ZigBee模塊還可以幫助用戶實(shí)現(xiàn)家庭用電的智能化管理，如通過智能電表實(shí)時(shí)監(jiān)測家庭用電量，并根據(jù)需要調(diào)整用電計(jì)劃以節(jié)約能源。

智慧校園

在智慧校園建設(shè)中，ZigBee模塊也發(fā)揮著重要作用。通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)，學(xué)?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生考勤、門禁、校園安全等方面的智能化管理。例如，在門禁系統(tǒng)中嵌入ZigBee模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)出校園的實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄；在圖書館等場所使用ZigBee模塊進(jìn)行圖書管理，可以方便讀者借閱和歸還圖書。

智能交通

智能交通領(lǐng)域也是ZigBee模塊的一個(gè)重要應(yīng)用方向。通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路況監(jiān)測、電子警察管理、車輛排污監(jiān)測等方面的智能化管理。例如，在智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)中使用ZigBee模塊，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈之間的無線連接和數(shù)據(jù)傳輸，從而提高交通信號(hào)控制的智能化水平；在車輛排污監(jiān)測系統(tǒng)中使用ZigBee模塊，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測車輛的排放情況并采取相應(yīng)的環(huán)保措施。

工業(yè)自動(dòng)化

工業(yè)自動(dòng)化是ZigBee模塊的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域之一。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，ZigBee模塊可以用于各種工業(yè)設(shè)備的無線連接和數(shù)據(jù)傳輸。通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，提高生產(chǎn)效率和安全性。例如，在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中使用ZigBee模塊進(jìn)行設(shè)備間的無線通信和數(shù)據(jù)傳輸，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制和優(yōu)化調(diào)度。

農(nóng)業(yè)自動(dòng)化

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，ZigBee模塊的應(yīng)用也越來越廣泛。通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)控（如土壤濕度、溫度、光照強(qiáng)度等），從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。同時(shí)，ZigBee模塊還可以用于農(nóng)業(yè)設(shè)備的無線連接和控制（如智能灌溉系統(tǒng)、智能溫室等），實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化和自動(dòng)化管理。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用Zigbee技術(shù)的原因主要包括低功耗、低成本、高可靠性、大網(wǎng)絡(luò)容量、自組網(wǎng)能力以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。這些優(yōu)勢使得Zigbee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的應(yīng)用價(jià)值。

本文會(huì)再為大家詳解無線通信模塊家族中的一員——zigbee模塊。

zigbee模塊的定義

ZigBee，也稱紫蜂，是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)上協(xié)議，其底層采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體訪問層與物理層。ZigBee技術(shù)的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢可以歸納如下：

定義：ZigBee是一種新型的無線通信技術(shù)，專為短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)速率的無線數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)。

名稱由來：ZigBee這個(gè)名字的靈感來源于蜂群的交流方式，蜜蜂通過Z字形飛行來通知同伴發(fā)現(xiàn)的食物位置、距離和方向等信息，ZigBee聯(lián)盟便以此命名這一無線通信技術(shù)。

zigbee模塊的原理

1、協(xié)議棧組成

ZigBee的協(xié)議棧從下到上主要包括以下幾個(gè)層次：

物理層（PHY）：負(fù)責(zé)處理無線電硬件之間的實(shí)際通信，包括發(fā)送和接收原始比特流，實(shí)現(xiàn)無線電頻道的選擇等操作。

媒體訪問控制層（MAC）：負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)之間的通信接入和碰撞避免，也負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的組裝和解組裝，包括確認(rèn)機(jī)制和加密處理。

網(wǎng)絡(luò)層（NWK）：負(fù)責(zé)路由和設(shè)備發(fā)現(xiàn)等功能，也負(fù)責(zé)創(chuàng)建、管理和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)。這一層決定數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，并在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)進(jìn)行路徑的更新。

應(yīng)用層（APL）：包括應(yīng)用支持子層（APS）和ZigBee設(shè)備對(duì)象（ZDO）。應(yīng)用支持子層負(fù)責(zé)匹配和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，ZigBee設(shè)備對(duì)象則負(fù)責(zé)設(shè)備和服務(wù)發(fā)現(xiàn)，以及安全設(shè)置等高級(jí)功能。

2、網(wǎng)絡(luò)特性

自組織和自我修復(fù)：ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以自我組織和修復(fù)，即使網(wǎng)絡(luò)中的某些節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)也能繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)數(shù)據(jù)需要從源節(jié)點(diǎn)傳輸至目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，路由器會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況動(dòng)態(tài)選擇最佳路徑。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，路由器可以立即切換至備選路徑，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自我修復(fù)。

低功耗：ZigBee設(shè)備在大部分時(shí)間里處于睡眠模式，這極大地延長了電池壽命。其低功耗特性使得ZigBee技術(shù)非常適合于那些需要長時(shí)間運(yùn)行且對(duì)功耗有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場景。

高安全性：ZigBee提供了三級(jí)安全模式，包括無安全設(shè)定、使用接入控制清單（ACL）防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES128）的對(duì)稱密碼，以靈活確定其安全屬性。

3、 頻段和信道

ZigBee協(xié)議可以在多個(gè)無線頻段下工作，這主要取決于具體的地域和國家的無線電規(guī)定。常用的頻段包括：

2.4 GHz：這是一個(gè)全球通用的ISM（Industrial, Scientific, and Medical）頻段，也是ZigBee最常用的工作頻段。在這個(gè)頻段下，ZigBee定義了16個(gè)通信信道。需要注意的是，在2.4 GHz頻段下，ZigBee的信道與Wi-Fi的信道有所重疊，因此可能存在信道干擾的問題。

915 MHz：這個(gè)頻段主要用于美洲地區(qū)。在這個(gè)頻段下，ZigBee定義了10個(gè)通信信道。

868 MHz：這個(gè)頻段主要用于歐洲地區(qū)。在這個(gè)頻段下，ZigBee只定義了1個(gè)通信信道。

4、節(jié)點(diǎn)類型

在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，有三種類型的節(jié)點(diǎn)：協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備。其中只有協(xié)調(diào)器和路由器可以進(jìn)行路由選擇。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)啟動(dòng)和建立網(wǎng)絡(luò)，路由器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)，而終端設(shè)備則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

綜上所述，ZigBee通過其獨(dú)特的協(xié)議棧組成、網(wǎng)絡(luò)特性、頻段和信道選擇以及節(jié)點(diǎn)類型劃分等原理，構(gòu)建了一個(gè)低成本、低功耗、高可靠性和高安全性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，為物聯(lián)網(wǎng)的高效運(yùn)作提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

zigbee模塊的組網(wǎng)方式

1、星形網(wǎng)絡(luò)

特點(diǎn)：星形網(wǎng)絡(luò)是最簡單的ZigBee組網(wǎng)方式，包含一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)（協(xié)調(diào)器）和多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。所有終端節(jié)點(diǎn)都直接與協(xié)調(diào)器通信，不能直接與其他終端節(jié)點(diǎn)通信。

優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。

可靠性高，因?yàn)樗袛?shù)據(jù)都通過協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)，便于集中管理。

成本低，因?yàn)橹恍枰粋€(gè)協(xié)調(diào)器。

缺點(diǎn)：

可擴(kuò)展性差，因?yàn)閰f(xié)調(diào)器的帶寬和處理能力有限。

單點(diǎn)故障，如果協(xié)調(diào)器出現(xiàn)故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將癱瘓。

2、樹形網(wǎng)絡(luò)

特點(diǎn)：樹形網(wǎng)絡(luò)是星形網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，包含一個(gè)協(xié)調(diào)器、多個(gè)路由器和終端節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器連接多個(gè)路由器，路由器再連接其他路由器或終端節(jié)點(diǎn)，形成樹狀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)靈活，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行擴(kuò)展。

可靠性較高，因?yàn)槎鄠€(gè)路由器可以分擔(dān)協(xié)調(diào)器的任務(wù)。

可擴(kuò)展性較好，因?yàn)榭梢酝ㄟ^增加路由器來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。

缺點(diǎn)：

復(fù)雜度較高，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比星形網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜。

單點(diǎn)故障，如果某個(gè)路由器出現(xiàn)故障，會(huì)影響其下的所有終端節(jié)點(diǎn)。

3、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

特點(diǎn)：網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都可以直接通信，不需要通過協(xié)調(diào)器或路由器轉(zhuǎn)發(fā)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有更高的靈活性和可靠性。

優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)復(fù)雜但靈活，能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

可靠性高，因?yàn)槎鄠€(gè)路徑可用于數(shù)據(jù)傳輸，即使某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，也不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信。

可擴(kuò)展性強(qiáng)，因?yàn)榭梢酝ㄟ^增加節(jié)點(diǎn)來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。

缺點(diǎn)：

成本較高，因?yàn)樾枰嗟脑O(shè)備和復(fù)雜的路由算法。

復(fù)雜度較高，網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)相對(duì)困難。

選擇建議

在選擇ZigBee組網(wǎng)方式時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景來決定。對(duì)于小型網(wǎng)絡(luò)，如智能家居等，可以選擇星形網(wǎng)絡(luò)；對(duì)于需要擴(kuò)展性好、可靠性高的網(wǎng)絡(luò)，如工業(yè)自動(dòng)化、智能交通等，可以選擇樹形網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，還需要考慮設(shè)備的成本、功耗、處理能力等因素，以及網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、安全性等其他因素。

zigbee模塊的優(yōu)劣勢

ZigBee技術(shù)作為一種低功耗、短距離、低數(shù)據(jù)速率的無線通信技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)劣勢可以歸納如下：

ZigBee的優(yōu)勢

1、低功耗：ZigBee技術(shù)采用了低功耗的設(shè)計(jì)理念，使其能夠在小型設(shè)備上長時(shí)間運(yùn)行而無需頻繁更換電池。這種低功耗特性使得ZigBee特別適用于那些需要長時(shí)間離線工作的傳感器網(wǎng)絡(luò)和智能家居等領(lǐng)域。

2、高效可靠：ZigBee技術(shù)采用了自適應(yīng)廣播技術(shù)和多種通信機(jī)制（如跳頻技術(shù)、消息確認(rèn)重傳等），能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的組網(wǎng)通信，有效降低了通信中的干擾和丟包現(xiàn)象，提高了通信質(zhì)量和可靠性。

3、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性強(qiáng)：ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以容納數(shù)百個(gè)設(shè)備，并可以通過自組織的方式建立起星狀、樹狀或網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，方便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和覆蓋面的擴(kuò)大。這種網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性使得ZigBee技術(shù)在大型物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

4、安全性高：ZigBee采用AES-128位加密算法，確保通信數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性，有效防止黑客攻擊和信息泄露，保障網(wǎng)絡(luò)的安全。這對(duì)于保護(hù)用戶隱私和敏感數(shù)據(jù)具有重要意義。

5、成本低廉：相較于其他無線通信技術(shù)（如WiFi、藍(lán)牙等），ZigBee技術(shù)的構(gòu)建成本相對(duì)較低。ZigBee模塊價(jià)格低廉，且設(shè)備的低功耗設(shè)計(jì)減少了能源消耗，降低了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)營成本。

6、時(shí)延短：ZigBee針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，這對(duì)于需要快速響應(yīng)的應(yīng)用場景具有重要意義。

7、易于配置：ZigBee網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)通信設(shè)置相對(duì)簡單，用戶可以根據(jù)需求輕松配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通。

ZigBee的劣勢

1、有限的帶寬：ZigBee技術(shù)的通信速率較低，帶寬有限，不適用于需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場景。例如，在視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)膱鼍爸?，ZigBee的速率可能無法滿足要求。

2、信號(hào)穿透能力較差：ZigBee技術(shù)采用低功率短距離傳輸，信號(hào)穿透能力相對(duì)較差。在存在障礙物或信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn)的情況下，可能導(dǎo)致通信質(zhì)量下降或信號(hào)中斷。

3、受干擾影響較大：由于ZigBee運(yùn)行在2.4GHz頻段，與部分家電和其他無線設(shè)備存在頻段共享問題，可能導(dǎo)致干擾。這需要采取合適的干擾抑制措施來確保通信的穩(wěn)定性。

4、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模限制：雖然ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)理論上可以容納數(shù)百個(gè)設(shè)備，但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)管理和通信負(fù)載會(huì)增加，可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。

5、可銷售設(shè)備的數(shù)量有限：相比于其他無線通信技術(shù)，ZigBee技術(shù)的可購買和選擇的設(shè)備數(shù)量相對(duì)有限。這可能限制了用戶的選擇范圍，并在一定程度上影響了ZigBee技術(shù)的普及和應(yīng)用。

zigbee模塊的模塊功能

1、數(shù)據(jù)采集與傳輸

數(shù)據(jù)采集：ZigBee模塊能夠連接各種傳感器（如溫度、濕度、氣壓、光照等傳感器），并將采集到的數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街付ǖ脑O(shè)備或系統(tǒng)。這使得ZigBee模塊在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。

無線傳輸：ZigBee模塊支持低成本、低功耗、低數(shù)據(jù)速率的無線傳輸。雖然其數(shù)據(jù)傳輸速度適中，但足以滿足中短距離的無線傳輸需求，如智能家居中的設(shè)備間通信。

2、遠(yuǎn)程控制與管理

遠(yuǎn)程控制：通過與其他ZigBee兼容的設(shè)備互相連接，ZigBee模塊可以實(shí)現(xiàn)無線設(shè)備之間的遠(yuǎn)程控制和管理。例如，在家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中，用戶可以通過智能手機(jī)等智能終端遠(yuǎn)程控制家中的燈光、空調(diào)等設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)管理：ZigBee模塊支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備等多種節(jié)點(diǎn)類型，可以靈活構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（如星型、網(wǎng)狀和混合型）。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)，確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3、節(jié)能環(huán)保

低功耗設(shè)計(jì)：ZigBee模塊采用低功耗設(shè)計(jì)，可以顯著延長設(shè)備的電池壽命。在低功耗待機(jī)狀態(tài)下，兩節(jié)電池可以支持設(shè)備長達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年的使用時(shí)間，避免了頻繁更換電池的麻煩。

節(jié)能模式：ZigBee模塊支持多種節(jié)電工作模式，如定時(shí)休眠喚醒、外部中斷喚醒和串口數(shù)據(jù)喚醒等。這些模式可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行配置，以進(jìn)一步降低功耗。

4、安全性

多層安全機(jī)制：ZigBee模塊支持多層安全機(jī)制，包括加密、身份驗(yàn)證和密鑰管理等。這些機(jī)制可以保護(hù)通信數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和可用性，從而確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

AES-128加密：ZigBee協(xié)議采用AES-128加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，有效防止了非法設(shè)備獲取數(shù)據(jù)。

5、靈活性與可擴(kuò)展性

多協(xié)議支持：一些ZigBee模塊（如NRF52840模塊）還支持多協(xié)議通信，這使得它們可以與其他類型的無線設(shè)備進(jìn)行互操作。

豐富的接口和外設(shè)：ZigBee模塊通常提供多種接口和外設(shè)（如UART、SPI、I2C、GPIO等），便于與其他設(shè)備進(jìn)行通信和交互。這些接口和外設(shè)可以連接傳感器、執(zhí)行器和外部控制器等外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能。

6、應(yīng)用場景廣泛

ZigBee模塊廣泛應(yīng)用于家庭自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化、智能電網(wǎng)、醫(yī)療衛(wèi)生、物流管理等多個(gè)領(lǐng)域。它們在這些領(lǐng)域中發(fā)揮著數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、節(jié)能環(huán)保和安全保障等重要作用

zigbee模塊的選型參數(shù)

1、電氣參數(shù)

輸入電壓：常見的ZigBee模塊輸入電壓有DC 3.3V和DC 5V等，不同電壓的模塊需匹配相應(yīng)的供電設(shè)備。

溫度范圍：ZigBee模塊的工作溫度范圍通常為-40℃(85℃，有些高端模塊可能支持更寬的溫度范圍，如-40℃)105℃，以適應(yīng)極端環(huán)境。

工作電流與功耗：包括待機(jī)電流、接收電流和發(fā)射電流等，這些參數(shù)直接影響模塊的電池壽命和功耗。一般來說，ZigBee模塊以低功耗著稱，適合長時(shí)間運(yùn)行的設(shè)備。

2、通信參數(shù)

無線頻率：ZigBee模塊通常使用2.4GHz的ISM（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療）頻段，該頻段全球通用且無需授權(quán)。

傳輸距離：ZigBee模塊的傳輸距離受多種因素影響，包括環(huán)境、天線類型等。在可視且開闊的環(huán)境下，傳輸距離可達(dá)數(shù)百米至數(shù)千米。

串口波特率：模塊支持的串口波特率范圍，如1200bps至115200bps不等，用戶可根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)置。

接收靈敏度與發(fā)射強(qiáng)度：這些參數(shù)決定了模塊的通信能力和抗干擾能力。較高的接收靈敏度和發(fā)射強(qiáng)度意味著更好的通信性能。

3、接口與封裝

接口類型：常見的接口類型包括UART、USB、RS485等，用戶需根據(jù)應(yīng)用場景選擇合適的接口類型。

封裝形式：ZigBee模塊有插針封裝和貼片封裝等多種封裝形式，用戶需根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)和空間要求選擇合適的封裝形式。

引腳定義：模塊引腳的定義和功能，如電源引腳、串口引腳、復(fù)位引腳等，用戶需了解并正確連接這些引腳。

4、特性與功能

可配置節(jié)點(diǎn)類型：ZigBee網(wǎng)絡(luò)中有三種節(jié)點(diǎn)類型：協(xié)調(diào)器（Coordinator）、路由器（Router）和終端設(shè)備（End Device），不同模塊可能支持不同的節(jié)點(diǎn)類型配置。

協(xié)議棧支持：模塊支持的ZigBee協(xié)議棧版本和特性，如ZigBee Pro等。

天線類型：包括PCB板載天線、陶瓷天線、彈簧天線等，不同天線類型對(duì)通信性能有一定影響。

安全性：模塊提供的安全特性，如加密、身份驗(yàn)證等，以保障通信數(shù)據(jù)的安全。

5、成本與供應(yīng)

價(jià)格：ZigBee模塊的價(jià)格受多種因素影響，包括芯片、封裝、品牌等。用戶需根據(jù)預(yù)算和性能需求進(jìn)行權(quán)衡。

供應(yīng)商選擇：選擇有良好信譽(yù)和售后服務(wù)的供應(yīng)商，以確保模塊的質(zhì)量和供應(yīng)穩(wěn)定性。

zigbee模塊的使用注意事項(xiàng)

1、安裝與布置

避免金屬屏蔽：由于ZigBee是無線自組網(wǎng)設(shè)備，其信號(hào)傳輸易受到金屬屏蔽的影響。因此，在安裝ZigBee模塊時(shí)，應(yīng)避免將其整套設(shè)備（包括天線）置于鐵柜等金屬容器中。如無法避免，應(yīng)將天線引出鐵柜外，并采用垂直方式安裝，以最大化傳輸距離。

天線安裝：確保天線安裝穩(wěn)固，方向正確，避免彎曲或損壞，以保證信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

2、供電與電壓

工作電壓：ZigBee模塊的工作電壓通常在5V-35V之間，具體電壓范圍需參考模塊的技術(shù)規(guī)格書。確保供電電壓在此范圍內(nèi)，避免因電壓過高或過低而影響模塊的正常工作。

持續(xù)供電：ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器和路由器需要持續(xù)供電以保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。而終端節(jié)點(diǎn)在特定情況下可能不需要持續(xù)供電，但具體需求需根據(jù)應(yīng)用場景來確定。

3、網(wǎng)絡(luò)配置

地址唯一性：在一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)設(shè)備的本地地址必須唯一，以防止地址沖突和數(shù)據(jù)傳輸問題。

網(wǎng)絡(luò)參數(shù)：在配置ZigBee網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要確保網(wǎng)絡(luò)ID、信道等參數(shù)的一致性，以確保設(shè)備能夠成功加入網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行通信。

4、通信與距離

通信距離：ZigBee模塊的通信距離受多種因素影響，包括環(huán)境、天線類型、功率等。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體場景來評(píng)估和調(diào)整通信距離。

環(huán)境適應(yīng)性：ZigBee模塊在高頻傳輸時(shí)受環(huán)境影響較大，其繞射能力較低。在有遮擋物的場所，傳輸距離可能受限。因此，在選擇ZigBee模塊時(shí)，可以考慮低頻傳輸設(shè)備以提高傳輸穩(wěn)定性和距離。

5、維護(hù)與調(diào)試

模塊配置：在使用ZigBee模塊前，需要正確配置其參數(shù)，如波特率、IP地址等。配置完成后，需要發(fā)送重啟包以使配置生效。

調(diào)試工具：使用串口助手等調(diào)試工具來查詢和修改ZigBee模塊的參數(shù)，確保模塊按照預(yù)期工作。

故障排查：當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過檢查設(shè)備地址、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、通信距離等方面來排查問題。同時(shí)，也可以利用調(diào)試工具來診斷模塊的硬件或軟件問題。

6、其他注意事項(xiàng)

安全性：ZigBee模塊在通信過程中需要注意數(shù)據(jù)的安全性?？梢酝ㄟ^加密、身份驗(yàn)證等方式來保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

兼容性：在選擇ZigBee模塊時(shí)，需要考慮其與其他設(shè)備的兼容性。不同廠商的ZigBee模塊可能在某些方面存在差異，因此需要在購買前進(jìn)行充分的了解和測試。

zigbee模塊的廠商

國內(nèi)廠商

四信通信：作為國內(nèi)最早進(jìn)入ZigBee模塊領(lǐng)域的企業(yè)之一，四信通信的ZigBee模塊以穩(wěn)定可靠的性能和相對(duì)較低的價(jià)格在市場上占有一席之地。

億佰特：專注于無線通信模塊的研發(fā)和生產(chǎn)，其ZigBee模塊產(chǎn)品系列豐富，性能穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于智能家居、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。

順舟智能：在ZigBee模塊領(lǐng)域有著深厚的積累，提供多種類型的ZigBee模塊產(chǎn)品，包括智能家居模塊、工業(yè)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)模組等，滿足不同客戶的需求。

涂鴉智能：作為一家全球化的智能平臺(tái)公司，涂鴉智能提供一站式人工智能物聯(lián)網(wǎng)解決方案，其ZigBee模塊產(chǎn)品也備受市場青睞。

深聯(lián)智達(dá)、樂鑫、Ashining/澤耀、MoesHouse、奉加微、三科光電SANKOE、拓普瑞、華凱微、微芯等：這些廠商也是國內(nèi)ZigBee模塊市場的重要參與者，各自擁有一定的市場份額和客戶群體。

國外廠商

DIGI International：作為國際知名的ZigBee模塊廠商，DIGI擁有豐富的產(chǎn)品線和廣泛的經(jīng)驗(yàn)，其ZigBee模塊在質(zhì)量上享有良好口碑，但價(jià)格相對(duì)較高。

Silicon Labs（芯科科技）：在ZigBee模塊領(lǐng)域有著很高的技術(shù)實(shí)力和市場影響力，其ZigBee模塊產(chǎn)品性能穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于各種物聯(lián)網(wǎng)場景中。

Texas Instruments（TI）：作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，TI也涉足ZigBee模塊市場，其CC2530等ZigBee模塊產(chǎn)品在市場上具有很高的知名度和認(rèn)可度。

除了上述廠商外，還有如Telink（泰凌微）、PHYPLUS（奉加微，后發(fā)布ZigBee 3.0認(rèn)證協(xié)議棧）、瑞瀛物聯(lián)、XBee（美國DIGI的ZigBee模塊型號(hào)）等眾多國內(nèi)外知名廠商。這些廠商在ZigBee模塊領(lǐng)域都有著各自的技術(shù)優(yōu)勢和市場份額，共同推動(dòng)著ZigBee模塊市場的發(fā)展。

供應(yīng)商A：億佰特

https://www.ebyte.com/

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊

https://www.ebyte.com/product/66.html資料下載地址

（2）主推型號(hào)1：E18-MS1-PCB

產(chǎn)品詳情介紹

億百特（應(yīng)為“億佰特”）Zigbee E18-MS1-PCB是一款基于Zigbee技術(shù)的無線模塊，具有體積小、功耗低、通信穩(wěn)定等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、安防系統(tǒng)等領(lǐng)域。以下是對(duì)該模塊的詳細(xì)介紹：

基本特性

頻段與功率：E18-MS1-PCB工作在2.4GHz頻段，發(fā)射功率約為2.5mW，適用于短距離無線通信。

芯片技術(shù)：采用美國德州儀器（TI）公司原裝進(jìn)口的CC2530射頻芯片，該芯片內(nèi)部集成了8051單片機(jī)及無線收發(fā)器，支持Zigbee協(xié)議及2.4GHz IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。

外形與尺寸：模塊為貼片型設(shè)計(jì)，引腳間距為1.27mm，便于PCB板載安裝。模塊尺寸小巧，便于集成到各種設(shè)備中。

通信能力：支持Zigbee自組網(wǎng)功能，包括協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點(diǎn)三種角色，可自動(dòng)組網(wǎng)、自動(dòng)路由、自動(dòng)重發(fā)等功能，確保通信的可靠性和穩(wěn)定性。

功耗管理：具備低功耗模式，可根據(jù)需求設(shè)置休眠時(shí)間，降低能耗。在低功耗模式下，待機(jī)功耗小于2uA。

安全性：采用AES 128位加密功能，保障通信數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。

應(yīng)用場景

智能家居：作為智能家居系統(tǒng)中的無線傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)家電設(shè)備的互聯(lián)互通和智能控制。

工業(yè)自動(dòng)化：在工業(yè)控制系統(tǒng)中作為無線數(shù)據(jù)采集和傳輸節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷。

安防系統(tǒng)：作為安防系統(tǒng)中的無線報(bào)警節(jié)點(diǎn)或監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)安全信息的實(shí)時(shí)傳輸和報(bào)警處理。

無線遙控：在無人機(jī)、無線游戲遙控器等應(yīng)用中作為遙控信號(hào)傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

開發(fā)與配置

開發(fā)環(huán)境：可使用IAR Embedded Workbench等IDE進(jìn)行固件開發(fā)和調(diào)試。

配置方式：支持通過串口指令進(jìn)行模塊配置和功能切換，包括工作模式、信道選擇、網(wǎng)絡(luò)ID設(shè)置等。

二次開發(fā)：模塊出廠時(shí)可能不帶有特定應(yīng)用程序，用戶需根據(jù)需求進(jìn)行二次開發(fā)以實(shí)現(xiàn)特定功能。

研發(fā)設(shè)計(jì)注意使用事項(xiàng)

推薦使用直流穩(wěn)壓電源對(duì)該模塊進(jìn)行供電，電源紋波系數(shù)盡量小，模塊需可靠接地；

請注意電源正負(fù)極的正確連接，如反接可能會(huì)導(dǎo)致模塊永久性損壞；

請檢查供電電源，確保在推薦供電電壓之間，如超過最大值會(huì)造成模塊永久性損壞；

請檢查電源穩(wěn)定性，電壓不能大幅頻繁波動(dòng)；

在針對(duì)模塊設(shè)計(jì)供電電路時(shí)，往往推薦保留 30%以上余量，有整機(jī)利于長期穩(wěn)定地工作； ? 模塊應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電源、變壓器、高頻走線等電磁干擾較大的部分；

高頻數(shù)字走線、高頻模擬走線、電源走線必須避開模塊下方，若實(shí)在需要經(jīng)過模塊下方，假設(shè)模塊焊接在 Top Layer， 在模塊接觸部分的 Top Layer 鋪地銅（全部鋪銅并良好接地），必須靠近模塊數(shù)字部分并走線在 Bottom Layer；

假設(shè)模塊焊接或放置在 Top Layer，在Bottom Layer 或者其他層隨意走線也是錯(cuò)誤的，會(huì)在不同程度影響模塊的雜散以及 接收靈敏度；

假設(shè)模塊周圍有存在較大電磁干擾的器件也會(huì)極大影響模塊的性能，跟據(jù)干擾的強(qiáng)度建議適當(dāng)遠(yuǎn)離模塊，若情況允許可 以做適當(dāng)?shù)母綦x與屏蔽；

假設(shè)模塊周圍有存在較大電磁干擾的走線（高頻數(shù)字、高頻模擬、電源走線）也會(huì)極大影響模塊的性能，跟據(jù)干擾的強(qiáng) 度建議適當(dāng)遠(yuǎn)離模塊，若情況允許可以做適當(dāng)?shù)母綦x與屏蔽；

通信線若使用 5V 電平，必須串聯(lián) 1k-5.1k 電阻（不推薦，仍有損壞風(fēng)險(xiǎn)）；

盡量遠(yuǎn)離部分物理層亦為 2.4GHz 的TTL 協(xié)議，例如：USB3.0；

天線安裝結(jié)構(gòu)對(duì)模塊性能有較大影響，務(wù)必保證天線外露且最好垂直向上；當(dāng)模塊安裝于機(jī)殼內(nèi)部時(shí)，可使用優(yōu)質(zhì)的天線 延長線，將天線延伸至機(jī)殼外部；

天線切不可安裝于金屬殼內(nèi)部，將導(dǎo)致傳輸距離極大削弱。

2、支撐

（1）技術(shù)產(chǎn)品

技術(shù)資料

供應(yīng)商B：涂鴉

https://www.tuya.com/cn/

1、產(chǎn)品能力

主推型號(hào)1：ZTU(ujzh)

產(chǎn)品詳情介紹

涂鴉ZTU(ujzh)是一款由涂鴉智能開發(fā)的ZigBee模組，它在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中扮演著重要角色，主要用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的無線連接和通信。以下是對(duì)涂鴉ZTU(ujzh)模組的詳細(xì)介紹：

基本信息

名稱：涂鴉ZTU(ujzh) ZigBee模組

開發(fā)者：涂鴉智能（杭州涂鴉信息技術(shù)有限公司）

應(yīng)用領(lǐng)域：智能家居、家電、智能樓宇、工業(yè)無線控制等多個(gè)領(lǐng)域

技術(shù)規(guī)格

芯片平臺(tái)：采用高集成度的無線射頻處理器芯片，如TLSR8258等

內(nèi)置功能：

內(nèi)置802.15.4 PHY/MAC ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧

豐富的庫函數(shù)

低功耗的32位CPU內(nèi)核

1024KB flash、64KB RAM

豐富的外設(shè)資源，如GPIOs、UART、ADC等

電氣參數(shù)：

寬工作電壓：1.8V--3.6V（建議2.8V以上）

靜電釋放電壓（人體模型）：-25℃~+2KV

靜電釋放電壓（機(jī)器模型）：-25℃~-0.5KV

工作溫度：-40℃~+105℃

ZigBee連通性：

支持802.15.4 MAC/PHY工作信道11(26@2.400)2.483GHz

空口速率250Kbps

最大+10dBm的輸出功率，輸出功率動(dòng)態(tài)>35dB

內(nèi)置板載PCB天線，預(yù)留Ipex頭，天線增益1.08dBi

特性與優(yōu)勢

低功耗：采用低功耗設(shè)計(jì)，延長設(shè)備電池壽命

高集成度：集成度高，減少外圍器件需求，降低系統(tǒng)成本

豐富的外設(shè)資源：提供多種外設(shè)接口，便于開發(fā)者集成其他功能模塊

靈活的配置方式：支持多種配置方式，滿足不同應(yīng)用場景的需求

強(qiáng)大的通信能力：支持ZigBee協(xié)議，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的穩(wěn)定、可靠通信

應(yīng)用場景

智能家居：用于智能燈光、智能安防、智能窗簾等設(shè)備的無線連接和控制

智能家電：如智能冰箱、智能空調(diào)、智能洗衣機(jī)等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)監(jiān)測

智能樓宇：在智能樓宇系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)樓宇內(nèi)設(shè)備的互聯(lián)互通和集中管理

工業(yè)無線控制：在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，用于實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線監(jiān)控等應(yīng)用

2、支撐

（1）技術(shù)產(chǎn)品

技術(shù)資料

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