曲阜师范大学：物联网工程专业《ZigBee开发技术及实践》课程教学大纲

“ZigBee开发技术及实践”课程教学大纲教研室主任：周子力执笔人：吴冬梅一、课程基本信息开课单位：物理工程学院课程名称：ZigBee开发技术及实践课程编号：072509英文名称：ZigBeeDevelopingTechnologyandPractices课程类型：专业课总学时：64理论学时：48实验学时：16学分：4开设专业：物联网工程、通信工程（物联网方向）先修课程：高级语言程序设计、单片机原理与应用、物联网工程导论、无线传感器网络二、课程任务目标（一）课程任务本课程是物联网工程、通信工程和电子信息工程的专业课程，是物联网工程的基础课程。本课程的任务是使学生从应用角度出发，在理论和实践上理解ZigBee技术的体系结构、应用原理，掌握典型的ZigBee技术实现平台ZigBee芯片CC2530和Zstack协议栈，能够应用Zigbee技术组建无线传感网，使学生具备物联网项目管理方面的知识和能力，为学生以后从事Zigbee技术相关工作打下坚实的知识和技能基础。（二）课程目标在学完本课程之后，学生能够：1.知识要求：了解ZigBee网络协议、结构和原理；基于ZigBee的物联网模式和架构；基于ZigBee的物联网典型应用。熟悉：ZigBee开发平台和开发环境搭建：CC2530无线单片机应用程序开发流程：掌握CC2530单片机的内部资源的使用方法：常用传感器与CC2530的接口开发：CC2530射频通信的使用与编程：Zstack协议栈应用开发。2.能力要求：基本运用：CC2530的C语言开发；ZigBee硬件基本设计能力；CC2530内部资源的开发使用；CC2530接口与传感器使用：CC2530单片机点对点通信：Zstack协议栈的数据通信。综合运用：ZigBee物联网应用系统的开发三、教学内容和要求（一）理论教学的内容及要求

“ZigBee 开发技术及实践”课程教学大纲 教研室主任：周子力 执笔人：吴冬梅 一、课程基本信息 开课单位：物理工程学院 课程名称：ZigBee 开发技术及实践 课程编号：072509 英文名称：ZigBee Developing Technology and Practices 课程类型：专业课 总 学 时：64 理论学时：48 实验学时：16 学 分：4 开设专业：物联网工程、通信工程（物联网方向） 先修课程：高级语言程序设计、单片机原理与应用、物联网工程导论、无线传感器网络 二、课程任务目标 （一）课程任务 本课程是物联网工程、通信工程和电子信息工程的专业课程，是物联网工程的基础课程。 本课程的任务是使学生从应用角度出发，在理论和实践上理解 ZigBee 技术的体系结构、应 用原理，掌握典型的 ZigBee 技术实现平台 ZigBee 芯片 CC2530 和 Zstack 协议栈，能够应用 Zigbee 技术组建无线传感网，使学生具备物联网项目管理方面的知识和能力，为学生以后 从事 Zigbee 技术相关工作打下坚实的知识和技能基础。 （二）课程目标 在学完本课程之后，学生能够： 1. 知识要求: 了解 ZigBee 网络协议、结构和原理；基于 ZigBee 的物联网模式和架构；基于 ZigBee 的物联网典型应用。 熟悉：ZigBee 开发平台和开发环境搭建；CC2530 无线单片机应用程序开发流程； 掌握 CC2530 单片机的内部资源的使用方法；常用传感器与 CC2530 的接口开发；CC253 0 射频通信的使用与编程；Zstack 协议栈应用开发。 2. 能力要求: 基本运用： CC2530 的 C 语言开发；ZigBee 硬件基本设计能力；CC2530 内部资源的开 发使用；CC2530 接口与传感器使用；CC2530 单片机点对点通信；Zstack 协议栈的数据通信。 综合运用：ZigBee 物联网应用系统的开发 三、教学内容和要求 （一）理论教学的内容及要求

第一章Zigbee技术开发概述第一节Zigbee技术概述了解常用Zigbee芯片的特点；了解几种常见的Zigbee协议栈；解Zigbee技术特点：理解Zigbee与无线传感器网络的关系：握Zigbee技术概念；第二节Zigbee软件开发平台Zigbee软件硬件开发平台的建立和安装；第二章Zigbee技术原理第一节概述第二节Zigbee网络结构理解ZigBee网络结构协议层的组成结构掌握各协议层的功能和工作原理第三节IEEE802.15.4通信层掌握IEEE802.15.4标准物理层（PHY）规范、媒体介质访问层（MAC）层规范第四节Zigbee网络层掌握MAC层和网络层顿结构：掌握Zigbee网络层服务规范第五节Zigbee应用层掌握Zigbee应用层规范第三章Zigbee节点硬件设计技术第一节概述第二节设计规则及注意事项理解硬件设计规则及注意事项第三节硬件总体设计掌握CC2530核心板、路由器底板和协调器底板的设计第四节低功耗设计了解低功耗设计第四章CC2530基础开发第一节概述第二节CC2530框架结构了解CC2530结构框架；理解存储器以及映射的关系第三节CC2530编程

第一章 Zigbee 技术开发概述 第一节 Zigbee 技术概述 了解常用 Zigbee 芯片的特点；了解几种常见的 Zigbee 协议栈；解 Zigbee 技术特点；理解 Zigbee 与无线传感器网络的关系；握 Zigbee 技术概念； 第二节 Zigbee 软件开发平台 Zigbee 软件硬件开发平台的建立和安装； 第二章 Zigbee 技术原理 第一节概述 第二节 Zigbee 网络结构 理解 ZigBee 网络结构协议层的组成结构 掌握各协议层的功能和工作原理 第三节 IEEE802.15.4 通信层 掌握 IEEE802.15.4 标准物理层（PHY）规范、媒体介质访问层（MAC）层规范 第四节 Zigbee 网络层 掌握 MAC 层和网络层帧结构；掌握 Zigbee 网络层服务规范 第五节 Zigbee 应用层 掌握 Zigbee 应用层规范 第三章 Zigbee 节点硬件设计技术 第一节概述 第二节设计规则及注意事项 理解硬件设计规则及注意事项 第三节硬件总体设计 掌握 CC2530 核心板、路由器底板和协调器底板的设计 第四节低功耗设计 了解低功耗设计 第四章 CC2530 基础开发 第一节概述 第二节 CC2530 框架结构 了解 CC2530 结构框架；理解存储器以及映射的关系 第三节 CC2530 编程

了解CC2530C语言程序编写规范第四节I/0掌握I/0的使用第五节振荡器和时钟理解CC2530的时钟配置第六节电源管理及复位了解CC2530的四种电源管理模式及低功耗设计第七节串口掌握串口的使用方法第八节DMA掌握DMA的使用方法第九节ADC掌握ADC的使用方法第十节定时器掌握定时器的使用第五章CC2530无线射频第一节概述第二节RF内核掌握RF内核结构第三节FIFO访问掌握FIFO访问第四节发送模式掌握CC2530无线发送模式第五节接收模式掌握CC2530无线接收模式第六节CSMA/CA选通处理器第七节IEEE802.15.4掌握IEEE802.15.4程序设计方法第六章Zstack协议栈第一节概述

了解 CC2530 C 语言程序编写规范 第四节 I/0 掌握 I/0 的使用 第五节振荡器和时钟 理解 CC2530 的时钟配置 第六节电源管理及复位 了解 CC2530 的四种电源管理模式及低功耗设计 第七节串口 掌握串口的使用方法 第八节 DMA 掌握 DMA 的使用方法 第九节 ADC 掌握 ADC 的使用方法 第十节定时器 掌握定时器的使用 第五章 CC2530 无线射频 第一节概述 第二节 RF 内核 掌握 RF 内核结构 第三节 FIFO 访问 掌握 FIFO 访问 第四节发送模式 掌握 CC2530 无线发送模式 第五节接收模式 掌握 CC2530 无线接收模式 第六节 CSMA/CA 选通处理器 第七节 IEEE802.15.4 掌握 IEEE802.15.4 程序设计方法 第六章 Zstack 协议栈 第一节概述

第二节ZSTACK软件架构理解ZSTACK软件架构第三节HAL层分析掌握HAL层作用第四节NWK层分析掌握NWK层作用第五节Tool配置和分析掌握协议栈配置文件第六节Profile层分析掌握Profile层作用第七节ZDO网络设备启动了解网络设备启动和终端设备绑定第八节API函数了解操作系统API函数的功能第九节APP层分析掌握APP层应用程序编写方法第十节操作系统的运行理解操作系统的运行机制第七章Zstack系统移植第一节工程模版的创建掌握工程模版的建立第二节任务的建立掌握任务的建立第三节移植掌握LED、按键和LCD的移植第八章Zstack应用开发第一节应用设计了解Zigbee程序的开发过程第二节体系结构设计掌握Zigbee程序体系结构设计

第二节 ZSTACK 软件架构 理解 ZSTACK 软件架构 第三节 HAL 层分析 掌握 HAL 层作用 第四节 NWK 层分析 掌握 NWK 层作用 第五节 Tool 配置和分析 掌握协议栈配置文件 第六节 Profile 层分析 掌握 Profile 层作用 第七节 ZDO 网络设备启动 了解网络设备启动和终端设备绑定 第八节 API 函数 了解操作系统 API 函数的功能 第九节 APP 层分析 掌握 APP 层应用程序编写方法 第十节操作系统的运行 理解操作系统的运行机制 第七章 Zstack 系统移植 第一节工程模版的创建 掌握工程模版的建立 第二节任务的建立 掌握任务的建立 第三节移植 掌握 LED、按键和 LCD 的移植 第八章 Zstack 应用开发 第一节应用设计 了解 Zigbee 程序的开发过程 第二节体系结构设计 掌握 Zigbee 程序体系结构设计

第三节路由器程序编写掌握路由器程序编写第四节协调器程序编写掌握协调器程序编写（二）实践教学的内容及要求1.CC2530基础开发-数据采集实现温度和光照数据采集并送PC机显示。了解串口的原理及使用，理解CC2530应用程序开发流程，掌握常用传感器器与CC2530的接口开发：掌握如何使用串口收发数据，2.基于IEEE802.15.4的点对点数据通信开关设备通过发送命令（按下开关节点的按键）控制灯的状态。了解节点间通信的基本思路，掌握CC2530无线收发数据的过程。3.基于Zstack协议栈的数据通信终端节点将采集的温度值发送至协调器节点，进行实时显示。了解ZigBee协议的数据通信模式，掌握基于Zstack协议栈的节点间数据通信的应用程序开发方法。4.Zstack系统移植实现开发板的温度传感器和光敏电阻的移植。掌握工程模板和任务的建立方法：掌握将官方协议栈移植到用户开发板的方法。5.Zstack应用开发实现农业大棚内的温度、湿度、光照等环境参数的采集，自动检测农业生态信息。了解ZigBee应用程序开发的思想；掌握在Zstack基础上开发无线传感网系统的方法。四、学时分配各教学环节学时分配小实讲习讨课上章次备注计授论外验机题213第1章Zigbee技术开发概述165第2章Zigbee技术原理123第3章Zigbee节点硬件设计技术221612第4章CC2530基础开发9261第5章CC2530无线射频21412第6章Zstack协议栈286第7章Zstack系统移植253第8章Zstack应用开发6410486合计

第三节路由器程序编写 掌握路由器程序编写 第四节协调器程序编写 掌握协调器程序编写 （二）实践教学的内容及要求 1．CC2530 基础开发-数据采集 实现温度和光照数据采集并送 PC 机显示。了解串口的原理及使用，理解 CC2530 应用程 序开发流程，掌握常用传感器器与 CC2530 的接口开发；掌握如何使用串口收发数据。 2．基于 IEEE802.15.4 的点对点数据通信 开关设备通过发送命令（按下开关节点的按键）控制灯的状态。了解节点间通信的基本 思路，掌握 CC2530 无线收发数据的过程。 3．基于 Zstack 协议栈的数据通信 终端节点将采集的温度值发送至协调器节点，进行实时显示。了解 ZigBee 协议的数据通 信模式，掌握基于 Zstack 协议栈的节点间数据通信的应用程序开发方法。 4.Zstack 系统移植 实现开发板的温度传感器和光敏电阻的移植。掌握工程模板和任务的建立方法；掌握将 官方协议栈移植到用户开发板的方法。 5．Zstack 应用开发 实现农业大棚内的温度、湿度、光照等环境参数的采集，自动检测农业生态信息。了解 ZigBee 应用程序开发的思想；掌握在 Zstack 基础上开发无线传感网系统的方法。 四、学时分配 章次 各教学环节学时分配 小 计 讲 授 实 验 上 机 习 题 讨 论 课 外 备注 第 1 章 Zigbee 技术开发概述 3 2 1 第 2 章 Zigbee 技术原理 6 5 1 第 3 章 Zigbee 节点硬件设计技术 3 2 1 第 4 章 CC2530 基础开发 16 12 2 2 第 5 章 CC2530 无线射频 9 6 2 1 第 6 章 Zstack 协议栈 14 12 2 第 7 章 Zstack 系统移植 8 6 2 第 8 章 Zstack 应用开发 5 3 2 合 计 64 48 10 6

五、考核说明课程考核包括两大部分，平时成绩（40%）和期末考试（60%）。平时成绩包括作业课堂表现、实验成绩、期中考试，期末考试采用闭卷考试形式。六、主要教材及教学参考书目（一）主要教材1.青岛东合信息技术有限公司编著.ZigBee开发技术及实践，西安电子科技大学出版社，20132.钟永锋，刘永俊.ZigBee无线传感器网络，北京邮电大学出版社，2011（二）主要参考书目1.翟雷著.ZigBee技术及应用，北京航空航天大学出版社，2007年2.郭渊博，Zigbee技术与应用，国防工业出版社，20103.王小强.Zigbee无线传感器网络设计与实现，化学工业出版社，2012年4.李文仲，段朝玉.zigbee2006无线网络与定位实战，北京航空航天大学出版社,2008

五、考核说明 课程考核包括两大部分，平时成绩（40%）和期末考试（60%）。平时成绩包括作业、 课堂表现、实验成绩、期中考试，期末考试采用闭卷考试形式。 六、主要教材及教学参考书目 （一）主要教材 1．青岛东合信息技术有限公司编著.ZigBee 开发技术及实践，西安电子科技大学出版社， 2013 2．钟永锋，刘永俊.ZigBee 无线传感器网络，北京邮电大学出版社，2011 （二）主要参考书目 1．瞿雷著. ZigBee 技术及应用，北京航空航天大学出版社，2007 年 2．郭渊博，Zigbee 技术与应用，国防工业出版社，2010 3．王小强.Zigbee 无线传感器网络设计与实现，化学工业出版社，2012 年 4．李文仲，段朝玉. zigbee2006 无线网络与定位实战，北京航空航天大学出版社,2008