（精品）zigbee技術(shù)入門之我見

1、Zigbee是一種新型的短距離無線通信技術(shù)。其特點(diǎn)是低功耗，低成本，組網(wǎng)靈活。Zigbee協(xié)議由zigbee聯(lián)盟指定，包括應(yīng)用層，和網(wǎng)絡(luò)層，其下層采用IEEE802.15.4協(xié)議。無論是學(xué)習(xí)zigbee技術(shù)，還是利用zigbee技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品，都需要較好的掌握zigbee協(xié)議，并比較深入的了解IEEE802.15.4協(xié)議.然而僅zigbee協(xié)議就接近400頁，而IEEE802.15.4協(xié)議多達(dá)600頁，全部是英文。如果從來沒有接觸過無線通

2、信的開發(fā)，要迅速掌握這么多內(nèi)容確實(shí)有一些難度，筆者考慮到廣大急切進(jìn)入zigbee的同仁者，結(jié)合自己開發(fā)中總結(jié)出的理解協(xié)議的特定方法，從開發(fā)的角度，闡述協(xié)議內(nèi)容，以達(dá)到拋磚引玉的效果，同時(shí)和廣大同仁交流，共同提高，并希望zigbee技術(shù)能夠在中國發(fā)揚(yáng)光大。協(xié)議從功能實(shí)現(xiàn)來講，ZigBee協(xié)議層共包括物理層（又稱實(shí)體層）、MAC層、數(shù)據(jù)鏈接層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用支持層五個(gè)主要層次。在標(biāo)準(zhǔn)制定的分工上，ZigBee協(xié)議層是由ZigBee聯(lián)盟和IEE

3、E802.15.4的任務(wù)小組共同完成的。其中，物理層（又稱實(shí)體層）、MAC層、數(shù)據(jù)鏈接層，以及傳輸過程中的資料加密機(jī)制等都是由IEEE所主導(dǎo)的。網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用支持層則由ZigBee聯(lián)盟來完成。IEEE802.15.4小組與ZigBee聯(lián)盟共同針對(duì)ZigBee協(xié)議棧的發(fā)展進(jìn)行研究，而未來還能依據(jù)系統(tǒng)客戶的要求來修正其所需的應(yīng)用界面。如圖1所示：Zigbee協(xié)議整體架構(gòu)作為理解協(xié)議，從開發(fā)者的角度來講，這樣學(xué)習(xí)協(xié)議是比較費(fèi)時(shí)間的，也較難掌握。

4、筆者從自己長期開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)來看，對(duì)無線通信，最重要的就是在發(fā)送端根據(jù)用戶的要求，把數(shù)據(jù)能夠扔出去，并且是扔到指定的設(shè)備，在接收端，能夠把發(fā)送到該設(shè)備的數(shù)據(jù)撿起來。并根據(jù)用戶要求的作特定的處理。如果考慮在一個(gè)無線網(wǎng)路中的話，就得首先建立網(wǎng)絡(luò)，其他得設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)。最后是才是一些其他的問題，如設(shè)備離開網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備重新加入網(wǎng)絡(luò)，等等。這樣從通信過程去理解協(xié)議，將會(huì)使得協(xié)議的內(nèi)容非常明了，也可以很好的知道利用協(xié)議開發(fā)產(chǎn)品，達(dá)到事半功倍的效果。本人將根

5、據(jù)這樣的思路，分五期具體講述協(xié)議內(nèi)容：第一期：設(shè)備建立網(wǎng)絡(luò)過程第二期：設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)過程第三期：數(shù)據(jù)發(fā)送過程第四期：數(shù)據(jù)接收過程第五期：其他的問題描的信道，以及每個(gè)信道掃描的時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)層收到這個(gè)原語，將要求MAC層執(zhí)行被動(dòng)或主動(dòng)掃描。具體發(fā)送到設(shè)備外的是一個(gè)beconrequest幀，當(dāng)在這個(gè)信道中的設(shè)備收到該幀，將會(huì)發(fā)送becon幀，這是子設(shè)備通過BEACONNOTIFY.indication原語，告知該設(shè)備的MAC層，該becon幀包

6、含了發(fā)送該幀的地址信息，以及是否允許其他設(shè)備以其子節(jié)點(diǎn)的方式加入。待加入的設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)層，將檢查該becon幀協(xié)議ID是否是zigbeeID。如果不是，將忽略；如果是，該設(shè)備將復(fù)制收到每個(gè)becon幀的相關(guān)信息到其關(guān)聯(lián)表中（neighbtable）。一旦MAC層完成了掃描，將發(fā)送MLMESCAN.confirm原語，告知網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層將發(fā)送NLMEWKDISCOVERY.confirm原語，告知應(yīng)用層。應(yīng)用層收到該原語，應(yīng)用層將根據(jù)情況

7、，要么重新要求掃描，或者從關(guān)聯(lián)表中選擇所發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)加入。調(diào)用NLMEJOIN.request原語，原語中各個(gè)參數(shù)的設(shè)置參看協(xié)議（可以在本站下載欄找到）非常容易。如果在關(guān)聯(lián)表中找不到合適的準(zhǔn)父節(jié)點(diǎn)，將調(diào)用原語告知應(yīng)用層，如果由多個(gè)設(shè)備可以滿足要求，將選擇到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)深度最低的設(shè)備，如果有幾個(gè)設(shè)備的深度相同，且都是最小深度，將從中隨機(jī)選擇一個(gè)。一旦潛在的父節(jié)點(diǎn)確定，網(wǎng)絡(luò)層將調(diào)用MLMEASSOCIATE.request原語到MAC層。具體設(shè)

8、置參看協(xié)議相關(guān)部分（213頁），連接狀態(tài)將通過MLMEASSOCIATE.confirm原語反饋。如果試圖加入不成功，網(wǎng)絡(luò)層將收到MAC層通過MLMEASSOCIATE.confirm告知的加入失敗，如果收到的是潛在父節(jié)點(diǎn)拒絕該設(shè)備加入，這時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)層將會(huì)在關(guān)聯(lián)表中，把該潛在父節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)部分，潛在父節(jié)點(diǎn)位(potentialparentbit)置為零，確保網(wǎng)絡(luò)層，不再給這個(gè)設(shè)備二次發(fā)送加入請(qǐng)求。如果一次加入沒成功，將選擇另一個(gè)潛在的父節(jié)

9、點(diǎn)加入，指導(dǎo)找到一個(gè)合適的設(shè)備加入或者所有的設(shè)備都不適合。如果加入成功，網(wǎng)絡(luò)層收到的MLMEASSOCIATE.confirm原語，將含有該設(shè)備可用的16唯一的邏輯地址，網(wǎng)絡(luò)層將在關(guān)聯(lián)表中設(shè)置與其父節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，同時(shí)，這個(gè)父節(jié)點(diǎn)也會(huì)在其關(guān)聯(lián)表中加入這個(gè)新設(shè)備。如果是以路由器(router)形式成功加入網(wǎng)絡(luò)，該設(shè)備的應(yīng)用層將發(fā)送NLMESTAT_ROUTER.request原語，網(wǎng)絡(luò)層將發(fā)送MLMESTAT.request原語到MAC層。收