zigbee协议栈应用（二）基础协议栈入门

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zigbee基础理论

1.协议栈

（1）协议栈定义

协议栈是指网络中各层协议的总和，其形象的反映了一个网络中文件传输的过程： 由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。使用最广泛的是英特网协议 栈，由上到下的协议分别是：应用层（HTTP，TELNET，DNS，EMAIL 等）， 运输层（TCP，UDP），网络层（IP），链路层（WI-FI，以太网，令牌环，FDDI

等），物理层。

协议栈是协议的具体实现形式，通 俗点来理解就是协议栈是协议和用户之间的一个接口，开发人员通过使用协议栈来使用这个 协议的，进而实现无线数据收发。

ZigBee 的

协议分为两部分，IEEE 802.15.4 定义了 PHY（物理层）和 MAC（介质访问层）技术规范；ZigBee

联盟定义了 NWK（网络层）、APS（应用程序支持子层）、APL（应用层）技术规范。

物理层（PHY）:

物理层定义了物理无线信道和 MAC 子层之间的接口，提供物理层数据服务和 物理层管理服务。

物理层内容：

1)ZigBee 的激活；

2)当前信道的能量检测；

3)接收链路服务质量信息；

4)ZigBee 信道接入方式；

5)信道频率选择；

6)数据传输和接收

介质接入控制子层（MAC）

MAC 层负责处理所有的物理无线信道访问，并产生网络信号、同步信号；支持 PAN 连接和分离，提供两个对等 MAC 实体之间可靠的链路

MAC 层功能：

1）网络协调器产生标；

2）与信标同步；

3）支持 PAN(个域网)链路的建立和断开；

4）为设备的安全性提供支持；

5）信道接入方式采用免冲突载波检测多址接入(CSMA-CA)机制；

6）处理和维护保护时隙(GTS)机制；

7）在两个对等的 MAC 实体之间提供一个可靠的通信链路。

网络层（NWK）

ZigBee 协议栈的核心部分在网络层。网络层主要实现节点加入或离开网络、接 收或抛弃其他节点、路由查找及传送数据等功能。

网络层功能：

1)网络发现；

2)网络形成；

3)允许设备连接；

4)路由器初始化；

5)设备同网络连接；

6)直接将设备同网络连接；

7)断开网络连接；

8)重新复位设备；

9)接收机同步；

10)信息库维护。

应用层（APL）

ZigBee 应用层框架包括应用支持层(APS)、ZigBee 设备对象(ZDO)和制造商所定 义的应用对象。

应用支持层的功能包括：维持绑定表、在绑定的设备之间传送消息。

网络七层协议： 7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层

物理层：以二进制形式在物理媒体上传输数据

数据链路层：传输有地址的帧，错误检测功能

网络层：为数据包选择路由

传输层：提供端对端的接口

会话层：解除或建立与其他接点的联系

表示层：数据格式化，代码转换，数据加密

应用层：文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端

（2）怎么使用协议栈

协议栈是协议的实现，可以理解为代码，函数库，供上层应用调用，

用户实现一个简单的无线数据通信时的一般步骤

1、组网：调用协议栈的组网函数、加入网络函数，实现网络的建立与节点的加入。

2、发送：发送节点调用协议栈的无线数据发送函数，实现无线数据发送。

3、接收：接收节点调用协议栈的无线数据接收函数，实现无线数据接收。

协议栈很多都封装好了，下面我们大概看看无线发送函数： 1. afStatus_t AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, 2. endPointDesc_t *srcEP, 3. uint16 cID, 4. uint16 len, 5. uint8 *buf, 6. uint8 *transID, 7. uint8 options, 8. uint8 radius ) ) 用户调用该函数即可实现数据的无线数据的发送，此函数中有 8 个参数，先理解以下两个参数

4. uint16 len, // 发送数据的长度； 5. uint8 *buf, // 指向存放发送数据的缓冲区的指针。

（3）zigbee 工作流程:

Zstack 中的osal_init_system调用过程： main()—> osal_init_system()—> osalInitTasks()—> SampleApp_Init()

Zstack 中的osal_init_system调用过程：

main()->osal_start_system()-> osal_run_system()->tasksEvents->osalInitTasks( void )

重要函数

SampleApp_Init()//用户应用任务初始化程序

SampleApp_ProcessEvent() //用户应用任务的事件处理函数

//接收数据，参数为接收到的数据 void SampleApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt )

SampleApp_SendPeriodicMessage()//分析发送周期信息

//发送函数

AF_DataRequest( &SampleApp_Periodic_DstAddr, //发送目的地址＋端点地址和传送模式 &SampleApp_epDesc, //源(答复或确认)终端的描述（比如操作系统中任务 ID 等）源 EP SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID, //被 Profile 指定的有效的集群号 2, // 发送数据长度 SendData,// 发送数据缓冲区 &SampleApp_TransID, // 任务 ID 号 AF_DISCV_ROUTE, // 有效位掩码的发送选项 AF_DEFAULT_RADIUS ) //传送跳数，通常设置为 AF_DEFAULT_RADIUS

先来点主线源码：

int main( void ) { osal_int_disable( INTS_ALL ); //关闭所有中断 HAL_BOARD_INIT(); //初始化系统时钟 zmain_vdd_check(); //检查芯片电压是否正常 InitBoard( OB_COLD ); //初始化 I/O ， LED 、 Timer 等 HalDriverInit(); //初始化芯片各硬件模块 osal_nv_init( NULL ); //初始化 Flash 存储器 ZMacInit(); //初始化 MAC 层 zmain_ext_addr(); //确定 IEEE 64 位地址 zgInit(); //初始化非易失变量 #ifndef NONWK // Since the AF isn’t a task, call it’s initialization routine afInit(); #endif osal_init_system(); //初始化操作系统 osal_int_enable( INTS_ALL ); //使能全部中断 InitBoard( OB_READY ); //最终板载初始化 zmain_dev_info(); //显示设备信息 #ifdef LCD_SUPPORTED zmain_lcd_init(); //初始化 LCD #endif #ifdef WDT_IN_PM1 /* If WDT is used, this is a good place to enable it. */ WatchDogEnable( WDTIMX ); #endif osal_start_system(); // No Return from here 执行操作系统，进去后不会返回 return 0; // Shouldn’t get here. }

实验步骤 1.选择 CoordinatorEB, 下载到板 A；作为协调器 2.选择 EndDeviceEB, 下载到板 B；作为终端设备 3.给两块开发板上电，通过观察 D3 来判断组网是否成功，协调器 D3熄灭说明组网成功，当 终 端 D3熄灭时说明连网成功，请观察 Led1 灯的变化

（4）TI协议栈说明

有四种

1、Zstack 是针对Zigbee pro协议的 正确 2、RemoTI是针对Zigbee RF4CE协议的 正确 3、Simpliciti 简单的使用TI的zigbee芯片进行无限数据收发，只是使用mac层收发数据而已，自定义非标准 4、RF4CE不属于zigbee 标准，无法兼容通信，是新一代家电遥控解标准和协议 如果要组网，扩展能力强就用zstack 家电遥控类的就用rf4ce， 最简单的几个点通信，代码量最少可以使用Simpliciti即可，非常简单

2.设备

在 ZigBee 网络中存在三种逻辑设备类型：Coordinator(协调器)，Router(路 由 器)和 End-Device(终端设备)。ZigBee 网络由一个 Coordinator 以及多个 Router 和多个 End_Device 组成。

ZigBee 设备有两种类型的地址。一种是 64 位 IEEE 地址，即 MAC 地址，另一 种是 16 位网络地址。 64 位地址使全球唯一的地址，设备将在它的生命周期中一直拥有它。它通常由 制造商或者被安装时设臵。这些地址由 IEEE 来维护和分配。 16 位网络地址是当设备加入网络后分配的。它在网络中是唯一的，用来在网络 中鉴别设备和发送数据。其中，协调器的网络地址为 0x00

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