原标题：基于ZigBee的无线串口集线器的研究与设计

基于ZigBee的无线串口集线器的研究与设计是一个综合性的项目，它结合了ZigBee无线通信技术和串口通信技术，旨在实现远程监控和控制应用的需求。以下是对该项目的详细解析：

一、研究背景与意义

随着无线与移动通信技术的迅猛发展，人们对短距离的无线与移动通信需求也越来越迫切。ZigBee作为一种新兴的短距离、低功耗、低复杂度和低成本的无线网络技术，在工业控制、消费电子产品、汽车电子、农业自动化和医疗领域都有广泛的应用。基于ZigBee的无线串口集线器能够实现对各种电器、侦测/监控设备的监督、管理、设备操作和远程控制，具有简单、可靠、低功耗和低成本等优势。

二、系统组成与工作原理

基于ZigBee的无线串口集线器主要由硬件和软件两部分组成。

1. 硬件部分

硬件部分是整个系统的物理基础，提供了软件的运行平台和通信接口。它主要包括电路板、ARM微处理器、存储器（如Flash存储器和SDRAM）、串行接口、并行接口、网口和ZigBee无线通信模块等。

• ARM微处理器：作为系统的核心处理器，负责处理各种数据和指令。

• 存储器：用于存放用户编写的启动程序、操作系统内核以及应用程序。

• 串行接口：ARM微处理器通过串行接口与ZigBee无线通信模块相连，进行串行通信和数据传输。

• ZigBee无线通信模块：负责数据的无线收发，是实现无线通信的关键部件。

2. 软件部分

软件部分用于控制系统的运行，并对各种事件进行响应。它主要包括操作系统软件（如嵌入式Linux）和应用程序。

• 操作系统软件：负责系统的初始化、资源管理、任务调度等。

• 应用程序：根据具体需求开发的应用程序，用于实现远程监控和控制功能。

三、关键技术与设计

1. ZigBee无线通信模块设计

ZigBee模块中RF（射频）收发器采用UZ2400芯片，微处理器采用8051芯片。RF收发器是ZigBee设备的核心，主要进行信号的调制与解调、发送和接收等。微处理器通过SPI总线与RF收发器相连，主要用于处理射频信号、控制和协调各部分器件的工作。

2. 嵌入式Linux操作系统的应用

选用嵌入式Linux作为操作系统，因其具有易于移植裁减、内核小、效率高、完整及性能优异的网络模块、源代码开放并有众多的开发者等优越的性能。在嵌入式Linux下，可以开发出在多媒体及无线通信等方面具有优异性能的无线手持设备。

3. ZigBee无线通信模块协议的编写

根据硬件条件的需要改写ZigBee协议，使系统在最简洁的程序下发挥硬件的最大功能。ZigBee协议包括高层应用规范、汇聚层、网络层、数据链路层和物理层。其中数据链路层和物理层标准由IEEE 802.15.4负责制定，网络层以上由ZigBee联盟制定。

四、系统功能与特点

• 功能：该设备具有串行通信接口，并具备通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性。采用点对点型或星形拓扑结构，可实现一点对一点及一点对多点之间的串口设备的数据的透明传输，使远端计算机通过此集线器实现对电器设备的远程操控。

• 特点：具有简单、可靠、低功耗和低成本等优势。

五、实际应用与前景

基于ZigBee的无线串口集线器可以广泛应用于工业自动化、智能家居、环境监测等领域。通过与其他传感器和执行器配合使用，可以实现各种智能化控制和远程监控功能。随着物联网技术的不断发展，基于ZigBee的无线串口集线器将具有更加广阔的应用前景。

综上所述，基于ZigBee的无线串口集线器的研究与设计是一个具有实际应用价值和广阔前景的项目。通过深入研究ZigBee无线通信技术和串口通信技术，并结合嵌入式Linux操作系统的应用，可以开发出性能优异、功能强大的无线串口集线器，为各种远程监控和控制应用提供有力支持。