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研究生： 李光庭
Kuang-Ting Lee
論文名稱： Zigbee無線通訊介面之應用研究
The Application of Zigbee-based wireless communication Interface
指導教授： 周明
Jou, Min
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工業教育學系
Department of Industrial Education
論文出版年： 2007
畢業學年度： 95
語文別： 中文
論文頁數： 77
中文關鍵詞： WPAN 、WLAN 、Zigbee 、嵌入式系統 、Socket
英文關鍵詞： WPAN, WLAN, Zigbee, embedded system, Socket
論文種類： 學術論文
相關次數： 點閱：338  下載：29 
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    • 摘要

    近年來無線通訊技術蓬勃發展，各種無線通訊規格也逐漸成熟穩定，使得無線個人區域網路（WPANs）和無線區域網路（WLANs）的應用快速成長，例如：藍芽、Zigbee、與802.11a/b/g、Home RF...等無線技術。然而，對於使用者而言，良好的無線通訊介面設計是提昇使用無線通訊的重要動力。
    本論文以嵌入式系統為核心，以模型坦克車為控制對象，結合C++ Builder 6.0視窗程式，開發無線通訊介面，利用Zigbee無線通訊模組(IEEE802.15.4)、無線區域網路（IEEE802.11）與藍芽通訊 (IEEE802.15.1) 等三種無線技術遙控坦克車模型。首先運用MSP430微控制器控制坦克車左右兩輪位移及砲塔旋轉，CC2420收發晶片構成無線傳輸與數位轉換模組，由射頻收發器於高頻頻帶傳送，接收端以相同通訊協定收集傳送封包，並且透過SPI界面作連線，待無線通訊模組與伺服端(server)成功建立通道及傳送訊號後，即完成Zigbee模組的無線通訊。其次，在PC端採用主從式架構，藉由Socket控制元件，來撰寫用戶端（Client）及伺服器（Server）之遠端無線區域網路監控程式。最後完成藍芽手機控制介面，撰寫C語言控制程式載入微控器中，利用Sony Ericsson公司手機進行搖控坦克車模型。本論文實際測試驗證各項控制功能，強化嵌入式系統與Zigbee無線通訊技術的實用性。

    目錄 摘要 I 目錄 IV 表目錄 V 圖目錄 VI 第一章　緒論 1 第一節　研究背景 1 第二節　研究動機及目的 3 第三節　研究範圍與限制 4 第四節　論文架構 5 第二章　文獻探討 6 第一節　嵌入式系統 6 第二節　無線通訊技術 7 第三節　Zigbee技術應用相關研究 10 第四節　無線區域網路（WLAN）應用相關研究 12 第五節　藍芽技術應用相關研究 14 第三章　無線通訊技術原理介紹 15 第一節　Zigbee技術概觀 15 第二節　無線區域網路(WLAN)技術概觀 23 第三節　藍芽(bluetooth)技術概觀 29 第四章　系統架構與實作驗證 41 第一節　系統架構 43 第二節　系統控制介面實作驗證 60 第五章　結論與未來發展 74 第一節　結論 74 第二節　未來發展 75 參考文獻 76 表目錄 表2-1　無線通訊系統的種類 7 表3-1　ZigBee使用頻帶及其參數與調變技術 21 表3-2　各國使用頻帶表 31 表4-1　MSP430和FPGA之間的模式切換表 57 圖目錄 圖2-1　無線通訊比較圖 8 圖2-2　各種無線通訊技術之比較圖 9 圖2-3　ZigBee無線通訊協定在家庭自動化之應用範疇 11 圖3-1　ZigBee無線通訊協定堆疊圖 16 圖3-2　ZigBee/IEEE 802.15.4的協定堆疊 17 圖3-3　WPAN(wireless personal area network)網路拓樸型態圖 19 圖3-4　裝置→協調者之資料傳送模式圖 20 圖3-5　協調者→裝置之資料傳送模式圖 21 圖3-6　實體層協定資料單元(PPDU)訊框架構 22 圖3-7　資料鏈結層封包格式 24 圖3-8　網路層封包格式 25 圖3-9　傳輸層封包格式 26 圖3-10　應用層與展示層溝通示意圖 27 圖3-11　網路七層架構的示意圖 28 圖3-12　藍芽網路拓樸圖 30 圖3-13　藍芽的協定堆疊(Bluetooth Protocol Stack) 31 圖3-14　分時半雙工（TDD）示意圖 32 圖3-15　連線狀態切換流程圖 34 圖3-16　從待命到連線之訊息傳送流程圖 35 圖3-17　鏈結管理層示意圖 37 圖3-18　藍芽整體架構 38 圖3-19　L2CAP封包分裝至不同的基頻單位封包中 39 圖4-1　eM_USB模組 41 圖4-2　RF模組電路圖 42 圖4-3　IEEE 802.15.4的通訊協定規格 43 圖4-4　電源系統方塊圖 45 圖4-5　鋰電池安裝示意圖 47 圖4-6　單組通訊架構圖 47 圖4-7　多組通訊架構圖 48 圖4-8　eM_USB＋eM_RBT模組外觀圖 50 圖4-9　Zigbee無線通訊模組外觀圖 51 圖4-10　系統之整體架構圖 51 圖4-11　模型坦克車外觀圖 52 圖4-12　德州儀器(TI)的MSP430F1611控制晶片架構圖 52 圖4-13　eM_RBT模組的基本配置圖 53 圖4-14　USB/MSP/FPGA三者的電路連線圖 56 圖4-15(a)　Zigbee控制介面（位移控制模式） 60 圖4-15(b)　Zigbee控制介面（砲塔控制模式） 61 圖4-16　系統啟動設定流程 62 圖4-17　RF通訊測試訊息檢視視窗 63 圖4-18　載入程式訊息檢視視窗 63 圖4-19　啟動連線訊息檢視視窗 64 圖4-20　I/O介面測試訊息檢視視窗 64 圖4-21　坦克車即時控制模式 65 圖4-22　Client端的使用者視窗介面 66 圖4-23　Client端認證成功視窗 67 圖4-24　Client端認證錯誤視窗 67 圖4-25　遠端系統啟動流程 68 圖4-26　伺服端啟動視窗介面 69 圖4-27　藍芽接收器安裝圖 69 圖4-28　連結手機藍芽功能示意圖 70 圖4-29　開啟藍芽功能選項示意圖 70 圖4-30　啟動遙控功能示意圖 71 圖4-31　啟動Desktop功能選示意圖 71 圖4-32　遙控功能啟動失敗示意圖 72 圖4-33　遙控功能啟動成功示意圖 72 圖4-34　手機按鍵定義 73

    ㄧ、中文部份
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    二、英文部分
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