1．3 CC2420无线射频芯片
CC2420无线射频芯片是Chipcon公司开发的符合ZigBee标准的2．4 GHz射频芯片。该芯片是面向于低功耗设计的兼容ZigBee协议／IEEE 802．15．4标准的产品，提供扩展的硬件来实现信息处理、数据缓存、突发传输、数据加密解密、数据识别、通道空闲确认、连接质量评估和包时间信息等特性。这些特性减轻了主机的负担，使得CC2420可以与一个低速低价的微控制器进行连接，而通过SPI接口可以很容易地对CC2420进行控制和数据访问。
1．4 LM3S1138与CC2420的硬件连接
根据周立功公司EasyARM1138开发板用SSI口模拟SPI的特点和CC2420的工作原理，LM3S1138与CC2420的硬件连接如图2所示。由于CC2420模块使用SPI接口与主机进行通信，而EasyARM1138中使用SSI接口来模拟SPI进行传输，在开发板上SSI口提供的帧格式中，选用SPO=0和SPH=0时Freescale SPI的帧格式。但是此帧格式中，片选信号SSIFss不符合CC2420模块的SPI通信规则，所以选择了另一个引脚模拟SPI片选信号，即PD3／U1Tx引脚。
2 IEEE 802．1 5．4标准
IEEE标准委员会在2000年12月份正式批准并成立了802．15．4工作组，任务就是为了满足低功耗、低成本的无线网络要求，开发一个低数据率的WPAN标准。IEEE802．15．4是基于标准的协议，它为无线传感器网络应用提供所需要的网络基础设施；具有复杂度低、成本低、功耗低的特点，能在低成本设备之间进行低数据率的传输。该标准满足国际标准组织(ISO)开放系统互连(OSI)参考模式，包括物理层、媒体访问控制层、网络层和高层。IEEE802．15．4定义了物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)，协议结构如图3所示。
3 通信软件设计
3．1 总体设计
CC2420模块使用SPI接口与主机进行通信，因此本设计中以EasyARM1138开发板作为主机，CC2420模块作为从机，分别作为发送端和接收端。先在开发板上通过SPI引脚对CC2420进行初始化；再对CC2420芯片内部的寄存器进行相应的配置，以及定义通信中使用的数据格式；最后设置好信道后启动发送。
3．2 发送端和接收端软件设计
要实现点对点的通信就是要实现发送端和接收端的功能，使两个节点间可自由地交换信息。下面就主要介绍其实现的方法。
3．2．1 发送端和接收端程序流程
发送端和接收端程序流程分别如图4和图5所示。
3．2．2芯片初始化配置
在使用CC2420进行无线数据传输之前，必须根据需要进行一些配置。使能SPI后，由微控制器发送命令给CC2420，这些命令通过模拟的SPI接口传送到CC2420。通过这种方式，用户可根据需要来配置寄存器的值，选择是否使用地址认证、安全认证等功能，同时还需要设置好发送和接收的频道。在2．4 GHz下提供有16个可选频道，初始化程序如下：
3．2．3 发送端和接收端程序实现
从程序流程中可以看出，发送端和接收端都需要先初始化引脚和芯片，等待CC2420晶振起振后，根据程序的需要来进行寄存器的配置。发送端，需要先通过微控制器的SPI接口把需要传送的数据发送到CC2420的TXFIFO中缓存起来，这需要根据自定义或IEEE 802．15．4定义的帧格式来发送，缓存好数据后就可以启动发送了。本设计采用IEEE标准的帧格式，在帧结构中Preamble Se-quence、SFD以及FCS在发送时由硬件自动生成。其帧格式如图6所示。
接收端在初始化和配置寄存器等准备就绪后就可以启动接收。当接收端检测到发送的帧中的帧开始分割符SFD后开始接收，接收的数据存放在RXFIFO缓存中。发送端的发送函数：
结 语
本设计采用LM3S1138微控制器与CC2420无线射频芯片连接，利用CC2420的无线传输功能实现了点对点的数据传输。设计中仅使用IEEE 802．15．4标准对PHY层和MAC层进行了实现，还可以把ZigBee协议移植到开发板上，用ZigBee协议来管理实现星型、簇状或者网状拓扑结构的网络，扩展多个节点，将此无线传感器网络应用到环境、医疗、家居、工业和商业等领域。
