지그비 모듈:무선 장치에 대한 통찰력

블루투스보다 덜 복잡하고 배터리 수명이 긴 유연한 네트워크 모델 구조가 필요하십니까? 또는 간편한 설치로 많은 노드를 지원하는 대상 장치를 찾고 계십니까? 그렇다면 지그비 모듈이 있으면 도움이 될 것입니다.

어떻게 작동합니까? 이 문서에서는 장치에 대한 포괄적인 분석을 제공합니다. 따라서 이것이 무엇인지, 프로토콜, 무선 모듈 작동 방식 등을 배우게 됩니다.

시작하겠습니다!

Zigbee 모듈이란 무엇입니까?

Zigbee 모듈은 얕은 데이터 IoT 바인딩 장치용이므로 로우 메시 무선 송신기는 IEEE 802.15.4 Zigbee 시스템에서 실행됩니다. 이 무선 모듈은 2.4GHz, 900MHz 및 868MHz와 같은 언더핸드 주파수 대역을 활용합니다. 또한 배터리로 작동되는 기기에 적합합니다.

하지만 그게 다가 아닙니다. 네트워크에서 최대 65,000개의 노드를 연결할 수 있습니다. 그리고 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum Modulation)와 완벽하게 작동합니다.

짧은 대기 시간 덕분에 이 프로토콜은 128비트 AES 암호화를 실행합니다.

새 천년이 시작되는 시점에 출시된 이후 몇 가지 업데이트를 받았습니다. 따라서 Zigbee 3.0은 Zigbee 모듈의 최신 버전입니다.

Zigbee 모듈 USB에 대해 알아야 할 사항은 무엇입니까?

Zigbee 모듈 USB는 정보 또는 데이터 세트를 저장하는 데 사용되는 일반 USB 싱글과 많은 유사점을 공유합니다. 하지만 그게 다가 아닙니다.

이 독특한 USB 동글은 주변의 다른 Zigbee 어플라이언스와 쉽게 핸드셰이크하여 무선 Zigbee 연결을 통해 정보 스트림을 보낼 수 있습니다.

또한 안정적인 2.4GHz 대역(ISM)으로 작동합니다. 그리고 Zigbee USB 모듈에는 IEEE 802의 WPAN 표준이 있습니다. 이 USB 동글은 또한 RF 트랜시버 모듈을 사용하여 DSSS 변조를 실행합니다.

Zigbee USB 동글은 네트워크 센서/코디네이터 및 라우터 장치 역할을 합니다. 즉, Zigbee 네트워크 시스템에 쉽게 추가할 수 있습니다.

Zigbee 프로토콜의 고유한 특징은 무엇입니까?

Zigbee의 프로토콜 계층은 OSI(개방형 시스템 상호 연결) 및 ISO(국제 표준 기구) 참조 모델과 제휴합니다. Zigbee는 OSI 및 ISO에서 제공하는 7개의 레이어 중 엄격하게 낮은 데이터 및 낮은 출력 전력 무선 네트워크 시스템만 실행합니다.

물론 MAC 및 PHY는 IEEE 802.15.4에서 실행되는 Zigbee 프로토콜과 완벽하게 작동하는 낮은 ISO 및 OSI 레이어입니다. 또한 이 두 계층에는 고유한 보안 기능이 내장되어 있습니다.

다음은 Zigbee 네트워크 모델 메시의 모든 레이어를 실행하는 표준 시스템입니다.

지그비 네트워크 메시

이미지 출처:Sciencedirect

Arduino와 Zigbee 모듈을 연결하는 방법

Zigbee 모듈을 Arduino와 인터페이스하는 가장 좋은 방법은 먼저 사용 중인 Zigbee 시리즈를 식별하는 것입니다. 초보자가 가장 선호하는 옵션인 시리즈 1 Zigbee 모듈을 이 기사에서 사용할 것입니다.

먼저 Zigbee 모듈이 동일한 모델인 경우 서로 핸드셰이크하도록 할 수 있다는 점을 알아야 합니다.

단계

따라서 두 개의 유사한 Zigbee 모델을 Arduino에 연결하려면 다음 단계를 따르세요.

1단계

첫 번째 모듈을 Arduino 보드에 연결하고 두 번째 모듈을 PC, 마이크로컨트롤러 또는 센서에 연결합니다. 이 작업을 수행한 후 두 Zigbee 모듈을 모두 구성합니다.

다음은 Zigbee 모듈을 구성하는 데 필요한 단계입니다.

먼저 직렬 어댑터를 사용하여 두 개의 Zigbee 모듈을 PC 직렬 포트에 연결합니다.
다음으로 Windows OS를 사용하거나 가상 터미널을 사용하는 경우 PuTTy 애플리케이션을 다운로드합니다.
그런 다음, 8 데이터 비트, 1 정지 비트, 패리티 없음 및 9,600의 전송 속도 설정으로 PC의 직렬 포트에 Zigbee 모듈을 올바르게 설치했는지 확인합니다.
다음으로 로컬 에코 상자를 선택하고 "확인을 누르십시오."
그런 다음 세션 시간을 저장합니다.
그런 다음 가상 터미널 대시보드에서 연결 버튼을 찾아 클릭합니다.
다음으로 할 일은 Zigbee 모듈과 연결한 후 세션 이름을 지정하는 것입니다.
이 단계에서 Zigbee 모듈에 대한 연결이 완료됩니다.
그런 다음 AT 명령을 사용하여 모듈을 구성할 수 있습니다.

2단계

여기서 모듈의 전압은 3.3~5V여야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 다행히 Adafruit XBee 어댑터에는 두 가지 전압이 모두 제공됩니다. 하지만 어댑터를 구할 수 없다면 다른 전원 공급 장치로 정착해야 합니다.

Zigbee 모듈에 Arduino 연결

3단계

위 사진에서 아두이노와 Zigbee의 RX, TX 단자가 연결되어 있는 것을 볼 수 있습니다.

4단계

성공적으로 연결되면 Arduino는 첫 번째 Zigbee 모듈에 지침 또는 메시지 코드를 보냅니다. 그런 다음 두 번째 Zigbee는 유사한 네트워크 주소를 공유하고 설정에 연결하기 때문에 첫 번째 Zigbee로부터 일련의 지침을 받습니다.

5단계

다음으로 두 번째 Zigbee는 연결된 직렬 핀을 통해 첫 번째 Zigbee에서 Arduino로 명령을 다시 보냅니다.

6단계

다음은 직렬 핀 통신을 통해 Arduino를 모듈에 성공적으로 연결한 후 입력할 코드 줄입니다.

ZigBee 모듈을 Raspberry Pi에 인터페이스하는 방법

두 개의 병합된 Zigbee 모듈을 사용하여 Raspberry Pi를 인터페이스할 수 있습니다.

필요한 재료 및 구성 요소

라즈베리 파이 4
Zigbee 1mW 와이어 안테나- 시리즈 1(2)
Zigbee 익스플로러 동글(2)

단계

1. 먼저, X-CTU 소프트웨어를 사용하여 비슷한 전송 속도로 두 개의 Zigbee Raspberry Pi 4를 페어링합니다.

2. 그런 다음 두 Zigbee를 USB 동글에 연결하고 하나의 USB 포트를 Raspberry Pi에 병합합니다.

3. 그런 다음 다른 USB 포트를 PC에 연결합니다.

4. 이후 USB 통신을 위해 PC에 FTDI 드라이버를 설치합니다.

5. 그런 다음 연결된 장치 통신에 대한 상관 컴포트를 선택하기 전에 전송 속도와 하이퍼터미널을 구축합니다.

Zigbee 모듈의 응용

무선 로봇 및 리모컨
무선 네트워크 기기
주택 건설 자동화(무선 제어)
무선으로 제어되는 온도 센서

Zigbee 모듈 프로젝트:Zigbee 브리지를 만드는 방법

필요한 자료

Zigbee 특수 장치(예:Osram 전구, Philips Hue, Belkin 스위치 등)
Zigbee를 지원하는 USB 어댑터 동글(예:CC2531)
라즈베리 파이
Zigbee2mqtt 앱

단계

1. 먼저 오리너구리가 백엔드에서 USB 동글과 통신하는 데 사용하기 때문에 Zigbee2mqtt 앱을 실행합니다. 웹사이트의 지침에 따라 OS를 시작하고 지원되는 장치를 확인할 수 있습니다.

2. 로컬 장치에 MQTT를 설치한 후 시스템에 실행 중인 서버가 있는지 확인합니다. Raspbian, Ubuntu 또는 Debian을 사용 중이고 Mosquitto로 변경하려는 경우 아래 코드를 사용할 수 있습니다.

코드 스크린샷 1

3. 그런 다음 아래에 이 코드를 입력하여 zigbee2mqtt

를 설치하세요.

코드 스크린샷 2

4. 그런 다음 아래 코드를 입력하여 시스템 서비스를 만듭니다.

코드 스크린샷 3

5. 위의 코드 줄을 문지르면 zigbee2mqtt 구성 파일이 표시됩니다. 일반적으로 permit_join 옵션이 있습니다.

따라서 초기 단계에서 Zigbee 어플라이언스를 연결할 때 이 구성 설정을 "TRUE"로 설정할 수 있습니다. 그런 다음 구성 설정을 "FALSE"로 변경하여 특수 장치가 오류로 인해 네트워크에 연결되지 않도록 합니다. 흥미롭게도 언제든지 변경할 수 있습니다.

6. Zigbee 특수 장치를 새 네트워크에 성공적으로 페어링하자마자 "permit_join"에서 실행 중인지 확인하십시오. 기기를 초기화하면 이 작업을 수행할 수 있습니다. 그리고 이 접근 방식은 사용 중인 바인딩된 장치에서 엄격하게 작동합니다. 앱에서 Philip Hue 조명과 같은 재설정을 수행할 수 있습니다. 또는 조광기 시스템의 스위치 버튼을 클릭하고 최소 10초 동안 누르고 있을 수 있습니다. 다른 Zigbee 장치에는 재설정 버튼이 함께 제공될 수 있지만 앞서 언급했듯이 여전히 작업 중인 브랜드에 따라 다릅니다.

7. 메시 네트워크에 연결된 모든 Zigbee 장치로 설정 실행을 완료하면 다음과 같은 로그가 표시되기 시작합니다.