受全球变温暖动力价格上升的影响，商场对智能化、根据无线电操控的设备的需求快速增长，这些设备可用于监测、操控、传讯以及自动化动力和其他资源的运送。不过这仅仅根据物理层无线电规范的IEEE 802.15.4技能的许多运用之一。
尽管有许多彼此竞争的根据该物理层的协议，但这方面现在的全球领导者是ZigBee安排，该安排发布了包含从家庭自动化和智能动力到零售和电信服务，再到长途操控和输入设备等一切范畴的各项规范。ZigBee协议供给了一个网状设备网络，支撑掩盖大面积区域和数百个乃至数千个设备的通讯。假如选用共同的完结方法，那么来自不同来历的契合ZigBee规范的设备就能无缝地彼此通讯。
如你所想，环绕一般带有天线并得到FCC或其他地区组织同意的裸集成电路和模块已形成了一个充满活力的职业。嵌入式产品只能与选用IEEE 802.15.4低层协议的无线电电路一同供给，并需求独立的微操控器或微处理器来处理ZigBee软件及运用。商场上有些集成电路和模块内建用于运转ZigBee或其他协议软件的微操控器。这些集成电路和模块中有许多都具有未确定用处的I/O引脚，所以完好产品或许需求内容更少一些的模块和传感器和/执行器以及一个外壳。此外，这些模块可顺便功率扩大器和接收器低噪声扩大器（LNA）。功率扩大器和低噪声扩大器可明显增加无线电射程，尽管其本钱和功耗皆较高。
对这些挑选中任何一种挑选，都需求一个印刷电路测验板来支撑集成电路或模块。别的还需求具有足够大的峰值功率且不受噪声搅扰的电源。假如挑选了芯片级无线电，则还需求相应的天线接口电路。
跟着ZigBee协议在各类嵌入式体系和运用中变得越来越常见，工程师需求能够快速而高效地承认和验证ZigBee模块功用。这一体系级使命由于射频（RF）信号的存在和需求考虑模仿、数字和射频信号的彼此作用而变得愈加杂乱。如后文所述，一种称为混合域示波器（MDO，其称号源于其包含频谱剖析电路）的新式示波器可协助减轻ZigBee测验使命。首要，咱们来看一看首要规划考虑事项及相关折衷和权衡。
ZigBee规划考量
由于终究运用林林总总且有数千种产品均可适用ZigBee技能，所以在ZigBee的国际里没有所谓的以不变应万变之说。各厂家的ZigBee无线电选件的集成度各不相同，其间即有无线电集成电路，也有带有微操控器、功率扩大器、天线和低噪声扩大器的完好集成式模块。由于这一多样性的存在，所以规划人员有必要了解其间触及的折衷和权衡。应当考虑的首要方面包含：
本钱 — 与集成电路比较，模块在资料本钱与规划和办理批阅本钱之间存在严重折衷。模块本钱由于其需求支撑元件和安装劳作而明显高于无线电集成电路，即便数量巨大也不足以改动这一现实。多出本钱中的一部分源自重复的印刷电路板资料，但大部分源自模块的规划本钱以及向模块出产商退货。可是，规划无线电模块和取得必需的同意的本钱是很高的。关于根据集成电路的规划，ZigBee联盟测验和同意会使本钱增加。经历标明，在集成集成电路和模块间的本钱平衡点一般为10,000 – 25,000个单元左右。
开发时刻 — 预认证模块在产品完结后即可出售。对集成电路级规划的办理批阅快时为一个月，但常常需求更长时刻。一般，该时刻被计入开发流程，由于产品需求挨近终究方式，软件也需求在同意测验开端前起作用。
形状要素 — 从集成电路开端来规划定制无线电可供给无线电电路装备方面的灵活性。关于定制规划，由于产品的全体装备，无线电电路可利用模块不能嵌入的空地。一般，市面上的模块的一切零件都安置在印刷电路板的同一面，所以模块可焊接到主板上。在定制规划中，零件可安置在任何装备中或电路板的双面。
协议灵活性 — 许多出产带有嵌入式操控器的模块和集成电路的出产商都不供给ZigBee或其他通讯软件的源码。这极大地约束了规划者增加定制功用的才能。
特殊要求 — 对有些运用来说，集成了无线电和微操控器的模块或集成电路所供给的硬件功用或许并不够用。尽管总能够挑选增加第二个微操控器，但这样一来总本钱会超出预订水平。在其他情况下，或许需求供给商场上没有的功用。例如，美国规则答应无线电输出功率最高可到达1瓦，但很少有模块能到达这个水平。
天线类型和安置 — 模块的印刷电路板上可带有天线，其方式为印刷图画，或许为带有外置天线的“芯片”天线。假如模块上的天线是在屏蔽外壳的里边，或许其方位过于挨近终究封装规划中的其他元件，则其功用或许受到影响。商场上有的模块带有用于衔接外置天线的接头。可是，只要运用经认证可与模块一同运用的天线才是合法的。假如需求运用不受模块厂家支撑的天线——例如由于需求更高的增益——则须通过有关组织的同意（这需求时刻并会发生本钱）。
集成式无线电的测验验证
在无线电的完结计划已定、相应的印刷电板板布局已定以及任何必需的软件编写完结之后，还需求进行很多测验来保证通讯状况良好。
对大多数运用来说，无线电体系和产品的其他零件之间存在串行通讯。例如，许多集成电路和模块运用四线串行外设接口（SPI）衔接来操控无线电集成电路及相关元件，如功率扩大器。为了挑选频率信道、输出功率等级和其他许多参数，需求通过SPI指令来设置内部寄存器。SPI用于操控用来操控功率扩大器或其他器材的通用端口引脚。SPI还用于将数据包发送到集成电路或模块，以及发送用于来传输数据包的指令。收到的数据也通过SPI总线来传输。
微操控器中的软件（不管集成或独立）需求供给最高等级的协议（ZigBee或其他）以及操控无线电的功率，并运转产品的其他方面。在许多运用中，无线电信号发射的机遇非常重要，致使无线电在产品的一些其他耗电零件在运转中并使电源电压降至可接受水平以下时不会发射信号。
用于验证无线电操作的部分要害测验包含射频和电源丈量、数字指令、寄生信号和搅扰。为举例说明这些测验，咱们把Microchip Technologies IEEE 802.15.4扩大无线电模块（MRF24J40MB）与Explorer 16演示板调配运用。屏幕截图来自泰克MDO4000系列混合域示波器——全球首款供给射频、模仿和数字信号的一起时刻相关视图的示波器。设置和数据指令通过个人电脑来发送，以支撑手动操控。图1显现了测验设置。一个对无线电设备的直接衔接被用于简化功率和其他丈量。也能够运用一个通过校准的天线来进行射频丈量。
图1。Microchip Technologies MRF24J40MB与Explorer 16演示板ZigBee无线电模块/测验板和混合域示波器之间的测验衔接。
射频和电源丈量
IEEE 802.15.4（包含ZigBee）规范的信道频率距离为5 Mhz。20dB信道带宽应当明显小于信道频率距离。图2所示的2.3 MHz测得被占用带宽完全契合该标准。输出功率大致在20 dBm以内。屏幕显现了输出频谱（屏幕下方）以及带宽和电源的直接丈量成果。在此频率规模内，测验电缆衰减约为2 dB，所以电源丈量成果在预期规模之内。
图2。在该图中，橙色条代表频域显现相关于时域丈量成果的频谱时刻。
