PAN協調器

在工業市場，ZigBee網絡需要覆蓋更廣闊的區域，如大型辦公或製造場所，並將被用於連接一系列不同的應用，包括從HVAC(加熱、通風和空調)控制到安全和門禁控制系統等。區域的廣闊性與應用的多樣性都增加了系統的複雜性，以及需要部署的節點數量。為能在更廣闊的區域實現這樣的系統，將需要既包括與多個ZigBee節點通信的全功能設備(FFD)又包括僅執行點對點連接的精簡功能設備(RFD)的多級網絡。

為管理如此巨大數量的無線網絡節點，需創建一個樹形結構，將來自不同ZigBee網絡的信息回傳到中央控制點。藉助個人局域網(PAN)協調器，用户可通過中央控制點對系統實施監測和控制。ZigBeePAN協調器是整個ZigBee網絡的核心。圖1所示的是一個非常基本的ZigBee網絡，它能被用於各種建築或工業場所，以實現HVAC控制、安全/門禁控制和火災監測。這些都是ZigBee的典型應用。所有通信通過ZigBee網絡實現。

通常，底層FFD和RFD將由微控制器(MCU)控制，該MCU通過隊列串行外設接口(QSPI)與ZigBee收發器相連。MCU的選擇取決於該設備是否作為一個其下仍轄有ZigBee網絡層的FFD。基礎的RFD通常由一個8位MCU控制，但對FFD來説，根據其複雜程度及所連接的網絡，其控制單元可以是8位、16位或低端的32位MCU。

與中央控制點的接口

因為PAN協調器負責協調整個網絡以及與中央控制點的通信，所以它是構建一個魯棒ZigBee網絡的關鍵所在。對PAN協調器的關鍵要求包括：

A.在更大更復雜的系統(如一個製造場所)，其中央控制點很可能超出ZigBee網絡的覆蓋範圍，甚至可能被安放在另一幢建築中。所以，PAN協調器可能需通過有線連接與中央控制點進行通信。因為以太網在工業市場的應用越來越普及，所以在大多數場合，以太網是最可能的選擇。系統中以太網的應用為網絡設計帶來兩個潛在影響。

1．要考慮處理以太網接口所需的處理器帶寬。

2．為驅動以太網接口，網絡將需要相應的底層驅動程序和協議棧，這就增加了系統內PAN控制器對程序存儲器的需求。

B.驅動整個PAN網絡的通信。因為一個大的PAN網絡將使通信量增加，所以PAN協調器需要更高的帶寬。

C.標記整個ZigBee個人局域網。PAN協調器必須儲存整個網絡的“地圖”，並識別網絡內哪些節點是FFD或RFD以及各部分的功能。對複雜的大型工業系統來説，為存儲這樣一張圖將需要更多的存儲器。

D.具備與網絡中的新節點建立動態鏈接的能力。在大型系統的使用週期中，系統可能需要添加新節點。PAN協調器必須能容易地與這些新節點建立連接，無論它們在網絡中的任何一點，也無論它們是FFD還是RFD。此外，PAN協調器要能確定這些新節點在網絡中的職責。為使PAN協調器能有效地履行這種任務，它需要更大的本地程序存儲器，因而也必須具備訪問這些存儲器的能力。

MCF5208微處理器是能滿足PAN協調器需要的器件，因為它提供了一個低成本但靈活的平台，能適應最複雜ZigBee系統的要求。

MCF5208內置的ColdFireV2核具有166MHz/159MIPS的性能，這使它超越用於控制底層FFD或RFD節點的8、16或32位MCU的性能。MCF5208還整合了關鍵構建模塊，使設計師更容易實現他們的ZigBee解決方案。這些關鍵模塊包括：帶MII接口的10/100BaseT以太網MAC模塊、8K統一緩存/16KSRAM、DDR SDRAM存儲器控制器、外部總線接口、QSPI、32位定時器、多個串行連接以及用於調試和測試的BDM/JTAG端口。

豐富的存儲器

採用基於微處理器的方案的好處之一是許多MCU可能無法提供足夠的內置存儲器，以滿足底層驅動程序、程序存儲、協議棧以及實時操作系統(RTOS)的需要。所有這些功能要求系統擁有1到4MB的存儲器，這超過了許多標準MCU提供的存儲容量，甚至超出了某些8/16位MCU能夠尋址的範圍。而MCF5208具有一個集成的DDRSDRAM存儲器控制器，它向下兼容SDRDRAM存儲器，這允許開發人員根據系統需要選擇DRAM存儲器配置。

另外，外部總線接口能連接閃存、EEPROM、ROM和SRAM，同樣使開發人員能根據他們的系統需求來靈活集成存儲器。最後，MCF5208的另一個主要優勢是該芯片是專為低功耗應用設計的，而低功耗是ZigBee應用的關鍵要求之一。MCF5208是率先實現分佈式時鐘的ColdFire處理器之一，允許逐個使能/關閉各模塊的時鐘。這允許設計人員使用一個8MHz的外部晶振和一個低功耗的時鐘分頻器將CPU頻率降低至244Hz。