基于ZigBee技术的XBee Pro模块在智能公交系统中的应用

随着国内经济的高速发展，城市的规模在不断扩大，尤其是各种交通工具的增长更迅速，从而使城市交通需求与供给的矛盾日益突出，而单靠扩大道路交通基础设施来缓解矛盾的做法已难以为继。在这种情况下，智能公交系统(Advanced Public Transportation Systems，APTS)也就应运而生，并且成为近年来国内研究的热点。在智能公交系统所涉及的各种技术中，无线通信技术尤为引人注目。而ZigBee作为一种新兴的短距离、低速率的无线通信技术，更是得到了越来越广泛的关注和应用。目前市场上也出现了大量与ZigBee相关的各种产品，其中，比较有竞争力的ZigBee解决方案主要有下面几种：

(1) Freescale：MC1319X平台；

(2) Chipcon：SoC解决方案CC2430；

(3) Ember：EM250ZigBee系统晶片及EM260网络处理器；

(4) Jennic的JN5121芯片；

经过市场调研，发现Freescale的MC1319X平台功耗低、价格低廉、硬件集成度高，方便二次开发，射频通信系统的稳定性高。所以，在本文的设计中选用了MaxStream公司与ZigBee兼容的以Freescale MC1319x芯片组为核心的XBee Pro RF模块。下面主要介绍Xbee Pro的特性、接口应用、操作模式以及在智能公交无线网络中的应用。

1 XBee Pro模块的特性与接口

XBee模块的基本性能参数如下：

(1)发送功率：100 mW；

(2)接收灵敏度：-92 dBm；

(3)室内传输距离为100 m，室外传输距离为1500m；

(4)RF数据传输速率为250 kbps；

(5)在3.3 V电源下，发送电流为215 mA，接收电流为55 mA：

(6)在网络性能方面，具有DSS(直接序列扩频)功能，可以组成对等网、点对点及点对多点网络，具有12个软件可选的直接序列信道，每个信道有65 000个可用网络地址。

XBee Pro模块体积小，功耗低，接口简单，容易使用，非常适用于低数据速率的短距离通信应用，尤其是无线传感网络的设计应用。XBeePro模块还提供有免费X-CTU测试软件以便能够轻松测试和配置网络。该模块还可以通过下载该公司最新的固件(Firmware)，使用户在使用原有硬件模块的基础上，获得最新的功能，从而为设计提供了极大的灵活性。

图1所示是XBee Pro模块的引脚图。Xbee Pro有20个引脚。其中引脚中的VCC、GND、DOUT及DIN用于与RS232接口的电路板引脚连接。VCC引脚是电源引脚，范围为2.8～3.4 V；GND为地引脚；DIN引脚信号方向为输入，作为UART的数据输入，通常与处理器的UART接收端TX相连；DOUT引脚信号方向为输出，作为UART数据输出，通常与处理器的UART接收端RX相连。MaxStream公司发布的fimrwaer版本暂不支持引脚ADO-AD5、DIO0-DIO7以及DO8的功能。


在XBee Pro模块中集成有一个UART接口，其内部结构如图2所示。


当串行数据通过DIN引脚进入XBee Pro模块后，数据会先存储在DI缓冲器中，直到被发送器通过天线发送出去；当天线接收RF数据后，接收数据则先进入DO缓冲器，然后再串行送入主机中。在一定条件下，模块可能无法立即处理串位接收缓冲中的数据，这个时候就需用到CTS流控以此来避免因大量串行数据输人而造成接收缓冲溢出的问题。XBee Pro模块可以通过UART接口直接与控制器的UART接口相连，其硬件接口非常简单实用。

2 XBee Pro模块的操作模式

XBee Pro有空模式、接收模式、发送模式、睡眠模式和命令模式等5种操作模式，如图3所示。每一种操作模式都有透明方式和应用程序接口(API)方式两种操作方式。当工作在透明方式时，模块可起到替代串口线的作用，并以字节为单位来处理各种信息；当工作在API方式下，所有进出模块的数据均被包含在定义模块的操作和事件的帧结构中。本设计采用API操作方式。