ZigBee作为一种基于开放性国际标准的低成本、低功耗、低数据速率、低复杂度、高可靠性的新型短距离无线通信技术,在能源管理和效率、家庭自动化、楼宇自动化、工业自动化以及无线传感网络等领域具有十分广阔的应用前景,已经成为当前的一个研究和应用热点。但是,ZigBee技术在国内的发展和应用还不够。虽然也存在一些提供ZigBee软硬件模块的厂商,但是其ZigBee协议栈一般都是基于国外的商业协议栈或者功能简单的免费协议栈。上述状况所造成的学习和研究ZigBee技术细节平台的缺乏反过来也影响了ZigBee技术在国内的发展。本文从技术研究与实际应用的角度出发,基于Freescale的MC13213芯片构建了单芯片的ZigBee硬件平台,深入研读了IEEE 802.15.4标准和ZigBee-2006协议规范,详细阐述了ZigBee协议物理层、MAC层和网络层的设计和实现过程,最终实现了一个功能有所裁剪的ZigBee协议栈。剖析了底层驱动程序实现过程中所遇到的SPI事务操作问题的根源;针对MAC层众多属性提出了一种高效的管理方法:针对ZigBee网络层路由算法的复杂性,实现了原理简单易于理解但功能只是稍许减弱的AODVjr协议。由于本协议栈中采用了分布式地址分配机制,所以也支持树状层次路由。最后,在自主研发的软硬件平台上,给出了一个车间设备监控系统的应用实例,验证了软硬件平台的可行性和正确性,并分析和实现了系统中ZigBee节点的低功耗。本文所实现的ZigBee软硬件平台可以直接作为一个独立的模块用于实际项目中,也可以作为研究ZigBee协议的基础平台,具有一定的参考价值和借鉴意义。