美国DIGI公司的XBee模块无线通讯实验

Zigbee是一种短距离、低功耗的无线通信技术名称。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言 之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。

DIGI旗下的MaxStream公司是一家非常有名的无线通信元件制造商，其ZigBee产品上加了一个很贴切的名称XBee，XBee小型但却是一个功能完善的ZigBee收发器（即接收器/发射器），它是双向操作，可交替地发射或接收数据（半双工式）。

DIGI提供有两种版本，XBee和XBee PRO两版本都是有相同的功能和引脚兼容，唯一的差异是发射功率，XBee为最大2mW，而XBeePRO则最大60mW。我这次实验采用的是发射功率是1mW，传输距离为100米的XBee模块，比较XBee PRO模块肯定便宜些，也不耽误体验ZigBee技术。可以在DFRobot公司网站支付宝购买，网址：https://www.dfrobot.com.cn/。                 

XBee/XBeePRO模块是一款内置协议栈的ZigBee模块，它通过串口使用AT命令集方式设置模块的参数，并通过串口来实现数据的传输。为了缩短客户的开发期，提供了X-CTU配置软件，用它可以方便地配置XBee模块的所有参数。    XBee模块具有各个国家地区认证，在国外应用非常广泛， 包括智能家居，远程控制，无线抄表，传感器，无线检测，资产管理等，同时还有对应的iDigi平台，提供各种常用的接入方式，更加方便远程控制。

XBee模块与Arduino之间其实就是通过串行接口（即Tx和Rx引脚）进行通信。对于简单的点对点通信来讲，只需要通过串行接口向XBee模块写数据就可以实现数据的发送；当XBee模块通过无线通道接收到数据时，通过读串行接口可以很方便地获得这些数据，使用方式和APC220以及DF-Bluetooth蓝牙模块雷同。用X-CTU软件一次配置好参数后，两个插上XBee模块的Arduino控制器就可以像有线RS232串口通信一样相互传送数据了！那么如何配置XBee模块参数？

需要：

一：安装X-CTU软件并更新为最新版；

二、XBee适配器并安装FIDI驱动。

通过DIGI官方网址下载X-CTU软件，网址：https://www.digi.com/support/productdetail?pid=3352&type=firmware。



DFRobot公司出品的XBee适配器驱动就是Arduino Duemilanove控制器的驱动，因为它们都是采用了FIDI USB驱动，如果您已经安装了Arduino Duemilanove控制器的驱动，就不用安装了，如果您使用的是Arduino UNO控制器，可以在Arduino官网下载一个Arduino 0018版编程软件，它里面的drivers目录里就可以找到这个驱动。如图：（所有图片双击，都可以放大看！）



PC机通过USB线直接与XBee适配器连接，方便对XBee模块进行配置，把XBee模块按照正确方向，插到XBee适配器上，然后，用USB电缆把XBee适配器与PC机连接好之后， 运行X-CTU软件。



首先我们在“PC Settings”中里选择XBee适配器映射出来的串口通信端口(我实验中映射出的串口号为COM4)，并设置好波特率9600b/s等参数。XBee模块出厂里默认的设置为9600，8N1。



点击“Test/Query”按钮，测试XBee模块是否能连接上。如果一切正常，我们将看到如下图中的Com test对话框，会显示模块型号及版本号。

测试通过后，转到“Modem Configuration”选项。点击“Download new versions...”按钮，升级软件(把所有杀毒软件暂时退出)。

先点击“Modem Parameters and Firmware”中的“Read”按钮读出XBee模块中的当前参数，接着在读出的“Networking & Security”中将“Channel”设为“C”，将“PAN ID”设置为“1234”。

在“Serial interfacing”的“Interface Data Rate”中，可以修改XBee的波特率，XBEE模块默认波特率9600，可以不用修改，但我这次实验还是把波特率从9600b/s改成了115200b/s。

上述主要参数设置好后，点击“Write”按钮将参数写到XBEE模块中，这里只做一个最简单的点对点网络，所以只需利用XBee适配器，把2个XBee模块的参数设置一致即可。

这时如果您突然打算，把“Write”到XBee模块中的参数再“Read”出来，会出现问题，因为您已经把XBee模块的波特率设置为115200b/s，所以必须在X-CTU界面的“PC Settings”选项中把波特率从9600改为115200，才能“Read” 读取XBee模块参数。

现在可以把两个XBee模块从适配器上拔下来，再插到Arduino控制板上的XBee V5传感器扩展板的专门插槽里。

OK，编写一个串口通信程序，测试下XBee无线通信是否正常。测试结果，当然没问题。

这个无线通信实验较简单，就是：按下与Arduino主机连接的亮灯按钮或者关灯按钮，通过无线通讯，控制Arduino从机上的LED灯亮灭。

注意：下载程序到Arduino控制器时，不要把XBee模块插在Arduino控制器的传感器扩展板V5上，程序下载完再把它插上去。

主机程序：

[mw_shl_code=cpp,false]int button_open =4;//开灯按钮连在数字端口4
int button_close =5; //关灯按钮连在数字端口5
char flag;//定义“向从机发送LED灯亮灭标志”的变量
void setup()
{
  pinMode(button_open, INPUT); //设置按钮为输入模式
  pinMode(button_close, INPUT);
  Serial.begin(115200);//启动串口通信，波特率为115200b/s
}
void loop()
{
  //如果亮灯按钮按下同时关灯按钮松开
  if( digitalRead(button_open)==LOW&&digitalRead(button_close)==HIGH)
  {
    flag='a';
    Serial.print(flag);//向从机发送灯亮标志
  }
//如果关灯按钮按下同时亮灯按钮松开
if(digitalRead(button_close)==LOW&&digitalRead(button_open)==HIGH)
  {
    flag='b';
    Serial.print(flag);//向从机发送灯灭标志
  }
  delay(20);//延时，等待数据发送成功
}

从机程序：
int ledpin=9;//LED灯连在数字端口9
int val;   //定义“接受主机发来的LED灯亮灭标志”的变量
void setup()
{
  pinMode(ledpin,OUTPUT);//设置LED灯为输出模式
  digitalWrite(ledpin,HIGH);//初始化使LED灯熄灭
  Serial.begin(115200);//启动串口通信，波特率为115200b/s
}
void loop()
{
  if(Serial.available()>0) //查询串口有无数据
  {
        val=Serial.read();//读取主机发送的数据
        if(val=='a')//如果主机发送字符'a'，则点亮LED
        {
          digitalWrite(ledpin,LOW);//LED灯点亮         
        }
        if(val=='b')//如果主机发送字符'b'，则熄灭LED
        {
          digitalWrite(ledpin,HIGH);//LED灯熄灭           
        }
  }     
}[/mw_shl_code]

这次无线通讯实验采用的是1mW的XBee模块，所以对电源要求不高，如果采用发射功率60mW，传输距离1600米的XBee PRO模块，耗电也相对大些，直接用USB供电就有点小牛拉大车的感觉，所以建议使用外部供电，保证模块能正常工作。