ZigBee协议栈解析

全栈程序员-站长 • 2022年5月8日上午10:20 • 未分类 • 阅读 54

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

ZigBee技术是物联网领域最常用的无线技术之一，如果我们要做基于ZigBee技术的物联网应用，最好对ZigBee协议栈有一个基本的了解。这篇文章对ZigBee协议栈做一个简单明了的介绍。

概述

本文准备介绍的ZigBee协议栈是ZigBee2007，也是目前业界最常用的标准版本，对于ZigBee协议栈的演进历程，可以参加《5分钟了解Zigbee的前世今生》。

ZigBee协议栈可以分为四层:物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、网络层(NWK)及应用层(APL)。如图所示，粉色的部分是由IEEE标准中定义的，浅蓝色部分是由ZigBee联盟规定的，黄色部分是由设备厂商自行定义。

ZigBee协议栈图示

在ZigBee协议栈的图示中，我们还可以发现有很多圆角矩形，都带有SAP的字样。SAP的意思就是服务接入点(Service Access Point)的意思，是协议栈层与层之间的接口，协议栈都是分层结构的，接口就是层与层之间的沟通渠道。

协议栈相邻的上下层之间一般都有两个接口，也就是两个SAP。名字中带字母D的SAP是数据接口，负责层间数据传输;名字中带字母M的SAP是管理接口，供上层或协议栈的管理平面对该层进行控制，比如进行一些参数配置，或读取状态等。PHY & MAC & NWK

ZigBee2007协议栈的物理层及MAC层都是IEEE802.5.14-2003标准中定义的。PHY层(物理层)规定了所使用的频段，以及所使用的编码、调制、扩频、调频等无线传输技术;有了物理层，就有了一个实现点到点之间的信号发射与接收的基础，没有物理层协议，设备间是根本没有办法通信的，有可能都不在一个频段上。

MAC层的主要作用规定了无线信道的访问控制机制，也就是规定各个设备按照什么规矩轮流使用信道;如果没有MAC层协议，节点一多，大家没有个规矩，就会发生信号冲突，谁都没法正常传输数据了。。

ZigBee协议栈在802.15.4协议基础上定义了网络层。网络层的主要作用是负责设备的连接和断开、在帧数据传递时采用的安全机制、路由发现和维护。简单说，就是保障设备之间的组网和网络节点间的数据传输。ZigBee技术支持多跳路由，可以实现星型拓扑、树型拓扑和网状拓扑等不同的网络拓扑结构。

PHY & MAC & NWK这三层协议，主要是为了上面的应用层服务的，在产品开发过程中，不需要深入涉及这三层协议的实现细节，应用层才是开发关注的部分。应用层

ZigBee的应用层的内部又分了三个部分:包括应用框架、应用支持子层(APS)及ZigBee设备对象(ZDO)。应用框架中包含至少一个应用程序对象，也就是ZigBee设备的应用程序，是ZigBee产品开发人员所要实现的部分。