来源：单片机与嵌入式系统应用 作者：重庆邮电大学 王泉 刘双梅 李敏 蒋建春

    摘要 在epa网络中，引入zigbee技术是新提出的研究课题。本文在分析zigbee技术的基础上，对zigbee技术接入epa控制网络进行系统建模和设计，给出zigbee接入epa控制网络的实施方案及协议模型，并按照提出的方案设计一种epazigbee接入点设备。最后，对设计的接入点设备进行多次测试。分析测试结果表明,epazigbee接入点设备运行稳定，工作可靠,可以满足工作现场的多种需要。

    关键词 ieee802.15.4 zigbee接入 epa mac 协议模型

    引言

    在国家863计划的连续滚动支持下，重庆邮电学院作为核心单位参与制定了国家标准——《用于工业测量与控制系统的epa（ethernet for plant automation）系统结构和通信标准》（简称“epa标准”）。在此基础上形成的65c/357/np以95.8%的得票率被国际电工委员会iec发布为iec/pas 62409，作为第14类型列入实时以太网国际标准iec 617482、作为第14类型将列入现场总线国际标准iec 61158（修订版）。

    epa标准是一种基于以太网、无线局域网、蓝牙等信息网络通信技术，适用于工业自动化控制系统装置与仪器仪表间、工业自动化仪器仪表相互间数据通信的工业控制网络通信标准。

    zigbee是一种低速率(2 kbps～200 kbps)wpan ieee标准，传输速率只有100 kbps，同时，它又具有低功耗，架构简单，成本低的特点，适用于多种无线需求，尤其对工控（监视器、传感器和自动控制设备）等领域更是显示出其独有的优势。

    在epa网络中，引入zigbee技术是新提出的研究课题。本文重点研究如何将zigbee无线通信与有线的实时以太网进行融合，提出一种zigbee接入epa网络的方案，并按照提出的方案设计一种实施实例设备——epazigbee接入点设备。经过多次反复的测试、检测，目前epazigbee接入点设备运行稳定，工作可靠、安全，可以满足工作现场的多种需要。

    1 zigbee接入epa网络的方案

    1.1 zigbee接入点接入epa组网方案

    epa是有线的网络，而zigbee是无线通信技术，针对如何将zigbee技术接入到epa网络这个研究课题，提出了一种组网方案。在这个方案中，epa有线网络由远程监控中心、应用计算机、epa服务器和数据库等构成；zigbee网络由epa现场设备和epazigbee接入点构成。epa有线网络与zigbee网络之间通过epazigbee接入点连接，epazigbee接入点负责zigbee网络和有线网络的连接和数据转发。zigbee网络支持星形、树形和网状网拓扑，可以对多个zigbee设备进行组网。

    在整个方案中，zigbee接入点是epa控制网络中的重要设备之一，是负责终端设备的管理及协调无线与有线网络之间通信的关键部件。zigbee接入点具有将zigbee设备接入epa有线网络的功能，是连接epa有线网络和zigbee网络的桥接设备。zigbee接入点作为无线访问点，zigbee终端设备采集现场数据，并对数据进行处理、打包，通过无线链路发送到zigbee接入点。这里epazigbee接入点是一个具有接入点功能的zigbee模块，相当于一个epa网关，将zigbee中的每一个现场设备映射一个ip地址与tcp/udp端口，实现ip地址与tcp/udp端口与zigbee网络地址的互相转换，从而使epa有线网络中的其他设备可以通过ip地址与tcp/udp端口访问每一个现场设备。

    1.2 zigbee接入epa网络层次协议模型

    考虑到控制网络中传送的信息多为短帧信息，且信息交换频繁的特点，同时为了使控制网络的通信协议简单实用，提高工作效率和通信的实时性及时间的确定性，缩短系统响应时间，在分析控制系统的特点、ieee802.15.4协议与zigbee协议的基础上，以及在epa中zigbee接入可行性的基础上，提出epa接入设备与ieee802.15.4/zigbee网络通信协议层次，epa接入设备与epa有线网络通信协议层次的应用模型。该通信协议的层次体系结构如图1所示。