zigbee协议栈应用（二）基础协议栈入门

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

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