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《Zigbee》网络：使用 XBee Series 2 和 Seeed 产品

  1. XBee ZB 模块可以以多种不同的方式使用，并提供许多配置参数。在本教程中，我们尝试通过简单的步骤展示基本配置。

  2. 请至少完整阅读一次本教程，然后再决定为您的应用选择哪种配置。

  3. 本教程使用 XBee Series 2 模块，不使用旧的 Series 1 模块。我们在我们的 Bazaar 商店中销售 Series 2 模块。

《Zigbee》模块和网络​

《Zigbee》 是一种基于 IEEE 802 标准的低功耗、短距离无线设备标准，适用于个人区域网络（PAN）。《Zigbee》模块工作在未授权的 ISM（工业、科学、医疗）频段。《Zigbee》设备支持点对点、点对多点和网状通信。它们为嵌入式系统提供了方便的低功耗无线解决方案，特别是在功耗是关键因素的情况下。《Zigbee》网络由三种不同类型的 ZigBee 设备组成：协调器、路由器、终端设备。每个网络都有一个 16 位的 PAN ID。网络中的所有设备都分配了一个唯一的 PAN ID。

设备类型​

  • ZigBee 协调器 (ZC)：最强大的设备，协调器构成网络树的根，并可能桥接到其他网络。每个网络必须有一个 ZigBee 协调器，因为它是最初启动网络的设备。协调器通过选择一个 RF 信道和 PAN ID 来启动个人区域网络（PAN）。ZC 还允许路由器和终端设备加入 PAN。它能够存储有关网络的信息，包括充当信任中心和安全密钥的存储库。

  • ZigBee 路由器 (ZR)：除了运行应用功能外，路由器还可以作为中间路由器，转发其他设备的数据。路由器只有在与 ZC 建立连接后才能开始运行。

  • ZigBee 终端设备 (ZED)：仅包含与父节点（协调器或路由器）通信所需的功能；它无法中继其他设备的数据。这种关系允许节点大部分时间处于休眠状态，从而实现长电池寿命。ZED 必须像路由器一样加入 PAN 后才能发送任何传感器数据。ZED 需要的内存最少，因此比 ZR 或 ZC 更便宜制造。

设备地址​

  • 当设备连接到《Zigbee》网络时，它会获得一个 16 位网络地址。

  • 每个设备（节点）都有一个 64 位设备地址。在 XBee ZB 模块中，这个 64 位地址是由制造商分配的唯一永久编号。这也是设备的序列号。

任何从一个《Zigbee》设备发送到另一个设备的数据，都是通过指定 16 位网络地址和 64 位设备地址来发送的。

获取 Zigbee 模块​

Seeedstudio Bazaar 目前销售两种来自 digi 的 Zigbee 模块：

XBee® RF Modules ZNet 2.5 RF Module 模块是 Series 2 硬件，配备 ZNet 2.5 固件。

在本教程中，我们将使用 XBee ZB 固件 在 XBee ZNet 2.5 模块 上运行。XBee ZNet 2.5 模块 可以通过以下步骤升级为 XBee ZB 固件：将 XBee/XBee-PRO ZNet 2.5 模块转换为 ZB 模块。此过程将在下一节中详细说明。

XBee ZB 硬件和引脚布局​

  • XBee ZB 模块配备芯片天线。

https://www.seeedstudio.com/depot/images/product/xbee2.jpg

  • XBee ZB 模块的引脚如下所示。

使用 UartSBee_V3.1 或 Grove - XBee Carrier 升级 XBee 固件​

安装 USB 转串口驱动程序​

连接到 UartSBee_V3.1 的 XBee ZB 用于配置连接到 Grove - XBee Carrier 的 XBee ZB 用于配置
  • 按以下步骤安装 FT232RL 芯片的必要驱动程序：

Windows​

  • 在 Windows 操作系统中，首次插入设备（UartSBee 或 Grove - XBee Carrier）时，可能会要求安装驱动程序。

从 FTDI 网站下载并安装 虚拟 COM 端口 驱动程序：

https://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm

  • 安装驱动程序时会打开一个向导。选择“从列表或特定位置安装”。

  • 选择下载的驱动程序路径。

  • 如果下载的是未签名的驱动程序，会出现以下窗口。点击“继续安装”。

  • UartSBee 驱动程序成功安装。Windows 会为 FT232RL 分配一个 COM 端口名称，例如 COM10、COM11 等。请在设备管理器中检查确切的名称。在此示例中，COM16 被分配给 UartSBee。

GNU/Linux​

所有现代 GNU/Linux 操作系统都自带 FT232RL 驱动程序。要检查是否检测到 UartSBee 或 Grove - XBee Carrier，请运行 lsusb 命令。输出应类似于以下内容。

GNU/Linux 会分配 /dev/ttyUSB0、/dev/ttyUSB1 等作为设备名称。

使用 Digi 的 X-CTU (XCTU) 软件​

X-CTU 是 XBee Configuration 和 Test Utility（配置和测试工具）。它主要用于配置 XBee 模块以及升级板载 MCU 固件。它还配备了一个 串口终端，可以使用 AT 命令与 XBee 调制解调器交互。X-CTU 是一个 Windows 应用程序，但已知可以通过 Wine 在 GNU/Linux 上运行。

  • 从 Digi 的 X-CTU 页面 下载 X-CTU。

  • 安装 X-CTU。

  • 打开 X-CTU --> PC Settings 标签。

  • 选择连接到 UartSBee / Grove - XBee Carrier 的 USB 串口。

  • 点击 Test / Query 按钮。

  • 一个对话框会显示 调制解调器类型、调制解调器固件版本和 序列号。

  • 在此示例中，XBee ZNet 2.5 调制解调器显示为 XB24-B。需要将其升级为 XB24-ZB 固件。

  • 打开 Modem Configuration 标签。

  • 点击 Download New Versions 按钮。

  • 会打开以下对话框：

  • 点击 Web 按钮。这会从 Digi 的服务器下载所有设备固件。

  • 一旦最新的固件下载完成，将显示更新摘要。这表明更新已成功完成且没有任何问题。如果未出现此对话框，请重复上述步骤。

  • 打开 Modem Configuration（调制解调器配置）标签页。

  • 点击 Modem Parameters and Firmware（调制解调器参数和固件）--> Read（读取）按钮。

  • 检测到 XBee ZNet 2.5 固件 XB24-B，并显示其所有配置参数。

  • 它还显示固件的 Function Set（功能集）为 ZIGBEE ROUTER/END DEVICE AT，版本为 1220。

  • Function Set 决定了 XBee 模块已经编程或将要编程的固件。Series 2 设备可以用于多种不同模式（ZC 或 ZR，ZED）。我们需要选择适合的固件功能集。

  • 现在，将固件更新为 XB24-ZB。（请注意，我们不是使用 XB24-B 固件，而是使用与 XBee ZNet 2.5 模块硬件兼容的不同固件集）

  • 选择 Modem:XBEE 为 XB24-ZB。

  • 选择 Function Set 为 ZIGBEE COORDINATOR AT。

    • 注意：ZIGBEE COORDINATOR AT 是我们将在下一部分使用的一个功能集。您可以选择适合您应用的任何功能集。

  • 选择最新版本的固件。在撰写本指南时，最新版本为 208C。

  • 点击 Write（写入）按钮。这将永久将固件写入 XBee 模块。

使用 XBee ZB 模块和 PC 的无线 UART 演示​

此演示配置两个 XBee 模块，使其在上电后自动连接并持续进行数据收发。此设置可用作无线 UART，将任意两台 PC 或带串口的 MCU 连接起来。

  • 将这些模块连接到 PC 的串口，并确保驱动程序已安装。

  • 打开 X-CTU，选择设备的 USB-串口，如下图所示：

  • 使用 COORDINATOR AT 功能集固件为一个模块编程，使用 ROUTER AT 功能集固件为另一个模块编程。始终使用最新版本的固件。请参阅上面的部分了解如何编程固件。

  • 现在，打开 Modem Configuration（调制解调器配置）标签页，并配置两个模块的目标地址，如下所示：

    • 将 COORDINATOR 的目标地址高设置为 ROUTER 的序列号高。

      • 将 COORDINATOR 的目标地址低设置为 ROUTER 的序列号低。

      • 将 ROUTER 的目标地址高设置为 COORDINATOR 的序列号高。

    • 将 ROUTER 的目标地址低设置为 COORDINATOR 的序列号低。

      • 将这些参数写入模块。

  • 在参数配置期间未修改 PAN ID。它保持为 0，因为附近只有一个 Zigbee 网络。您可能需要将两个模块的 PAN ID 更改为一个 16 位数字。

  • 打开两个模块的 Terminal（终端）标签页，并点击 Show Hex（显示十六进制）按钮。

  • 在 COORDINATOR 终端中输入一条消息，它将通过无线发送到 ROUTER。同样，在 ROUTER 终端中输入的任何文本都会发送到 COORDINATOR 终端。

使用 XBee ZB 模块和 Arduino 的无线 UART 演示​

使用 XBee ZB 模块的无线传感器网络（WSN）演示​

参考资料​

相关项目​

如果您想使用 XBee 制作一些很棒的项目，这里有一些项目供参考。

蜂鸟项目​

该项目使用 Zigbee 网状网络和 GPRS SIM900 卡与服务器通信。服务器对数据进行分析，并为用户提供实时信息以及预测功能。

我想制作它。

热水太阳能锅炉项目​

太阳能锅炉非常棒，因为它利用免费的太阳能为您提供热水，但如果阳光不足或者热水已经被用完怎么办？这个项目可以帮助您做出正确的决定。它会在您热水耗尽时发出警告，并允许您打开电加热器。它还会告诉您什么时候可以洗澡或淋浴！

我想制作它。

与我们分享您的精彩项目​

怀着创造和分享的精神，这正是我们认为造物者的意义所在。

正因为如此，开源社区才能如此繁荣。

无论您是谁，无论您制作了什么，黑客、造物者、艺术家还是工程师，

只要您开始与他人分享您的作品，

您就成为了开源社区的一部分，并为其做出了贡献。

现在在 Recipe 上与我们分享您的精彩项目，并赢得成为 Seeed 核心用户的机会。

  • 核心用户是那些对 Seeed 产品表现出高度兴趣并做出显著贡献的人。
  • 我们与核心用户合作开发新产品，换句话说，核心用户将有机会在产品正式发布前体验 Seeed 的任何新产品，并为我们提供宝贵的反馈，帮助我们改进产品性能和用户体验。在大多数情况下，如果核心用户有任何好的创意，我们将提供硬件组件、PCBA 服务以及技术支持。此外，与核心用户进一步的商业合作也是非常可能的。
获取更多关于核心用户的信息，请发送邮件至：[email protected]

技术支持与产品讨论​

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