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学习记录 | ZigBee协议栈工作流程

2023-05-16

第一次来CSDN记录一下学习过程，其实就是笔记啦

之前用Typora 的 但前几天电脑出问题重装系统后打开笔记文件发现照片都打不开了，索性想换一种记笔记方式

好啦 以下是正文！！！

对了 笔记来源是深圳安联德公司提供的学习文档资料

目录

前言

一、ZigBee协议栈简介

​编辑

二、ZigBee协议的体系结构

1.物理层（PHY）

2.介质接入控制子层（MAC）

3.网络层（NWK）

4.应用层（APL）

 5.应用程序框架（AF）

 三、ZigBee基本概念

拓扑结构

一、星状拓扑

二、树状拓扑

三、Mesh拓扑（网状拓扑）

 工作模式

一、信标模式

二、非信标模式

 地址定义

一、IEEE 地址

二、网络地址

寻址

发送信息方式

一、单点传送（Unicast）

 二、间接传输（Indirect）

三、广播传送（broadcast）

四、组寻址（Group Addressing)

总结

前言

在校加入了一个使用CC2530的Zigbee物联网的项目  前段时间已经学习了CC2530基本的一些外设配置和使用 比如定时器 中断 串口通信 

CC2530集成了51单片机的内核

接下来进入协议栈内容的学习

一、ZigBee协议栈简介

ZigBee 是 IEEE 803.15.4 协议的代名词。

这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术

特点是：近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备

简而言之，ZigBee是一种便宜的、低功耗的近距离无线组网通讯技术

协议栈：指网络中各层协议的总和，形象的反映了一个网络中文件传输的过程

二、ZigBee协议的体系结构

 

1.物理层（PHY）

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。

内容：

2.介质接入控制子层（MAC）

MAC层负责处理所有的物理信道访问，并产生网络信号、同步信号；支持PAN连接和分离，土风两个对等MAC实体之间可靠的链路

内容：

3.网络层（NWK）

 协议栈的核心部分，主要实现节点加入或者离开网络、接收或抛弃其他节点、路由查找及传送数据等功能。

内容：

4.应用层（APL）

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。

内容：

 5.应用程序框架（AF）

 三、ZigBee基本概念

存在三种逻辑设备类型：Coordinator（协调器）  Router（路由器）  End-Device（终端设备）

ZigBee网络由一个协调器和多个路由器和多个终端设备组成

 上图为一个简单的ZigBee网络示意图

拓扑结构

一、星状拓扑

只包含一个Coordinator节点和一系列的End-Device节点  ，每个终端节点只能和协调器节点进行通信 ，如果需要在两个终端节点之间进行通讯必须通过协调器节点进行信息的转发

缺点 ：节点之间的数据路由只有唯一的一个路径

实现星状网络拓扑不需要使用ZigBee的网络协议，IEEE的协议层就能实现，但需要开发者在应用层做更多的工作，包括自己处理信息的转发

二、树状拓扑

包含一个Coordinator和一系列的Router和End-Device节点

协调器连接一系列的Router和End-Device，其子节点的Router也可以链接一系列的Router和EndDevice，这样可以重复多个层级

注意 :协调器和路由器可以有自己的子节点，但终端不能有子节点

三、Mesh拓扑（网状拓扑）

包含一个Coordinator和一系列的Router和End Device

网状拓扑与树状类似，但具有更加灵活的信息路由规则，在可能的情况下，路由节点之间可以直接通讯，这种路由机制使得信息的通讯变得更有效率，而且意味着一旦一个路由路径出现了问题，信息可以自动的沿着其他的路由路径进行传输

 工作模式

一、信标模式

实现了网络中所有的设备同步工作和同步休眠，以达到最大限度的功耗节省

二、非信标模式

指运训终端设备进行周期性的休眠，协调器和所有的路由器设备必须长期工作状态

 

 地址定义

一、IEEE 地址

64位，即MAC地址，全球唯一的地址，设备在他的生命周期中一直拥有他，通常由制造商或者被安装时设置，由 IEEE 来维护和分配

二、网络地址

16位，当设备加入网络后分配，在网络中是唯一的，用来在网络中鉴别设备和发送数据

寻址

 

 

发送信息方式

一、单点传送（Unicast）

将一个数据包发送给一个已经知道网络地址的网络设备

将 afAddrMode 设置为 Addr16Bit 并且在数据包中携带目标设备地址

 二、间接传输（Indirect）

不知道数据包的目标设备在哪里时使用

将 afAddrMode 设置为 AddrNotPresent 并且目标地址没有指定，从发送设备的栈的绑定表中查找目标设备——源绑定

当数据向下发送到栈中，在绑定表中查找并使用该目标地址，这样数据包被处理成一个标准的单点传送数据包，如果在绑定表中找到了多个设备，就向每一个都发送数据包的拷贝

三、广播传送（broadcast）

将数据包发送给网络的每一个设备 将 afAddrMode 设置为 AddrBroadcast

目标地址可以设置为下面广播地址的一种：

四、组寻址（Group Addressing)

需要将数据包发送给网络上的一组设备

将 afAddrMode 设置为 afAddrGroup 并且 addr.shortAddr 设置为 组 ID

  

 

总结

以上是关于ZigBee协议栈的底层理论知识，有点枯燥 感觉也没有完全理解 ，有些概念虽不陌生但仍然是模糊的，或许实践了会比较好吧

 下一章学习如何使用协议栈 

 

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