ZigBee协议层次分析总结
ZigBee协议层次分析总结
ZigBee协议层次及结构
图1 ZigBee帧结构
ZigBee物理层
ZigBee物理层协议数据单元（PPDU）又称物理层数据包，其格式如图所示。
4字节1字节1字节可变
前同步码帧定界符帧长度
(7位)
保留位
(1位)
PSDU
同步包头物理层包头物理层载荷
表1 物理层帧结构
1、前同步码
接收设备根据接收的前同步码获得同步信息，识别每一位，从而进一步区分出“字符”。IEEE802.15.4规定前同步码由32个0组成。
2、帧定界符
帧定界符（SFD）用来指示前同步码结束和数据包的开始，由1字节组成，其值用二进制表示为11100101
3、物理层帧首部
物理层帧首部由1字节组成，其中的7位用来表示帧的长度，即有效载
4、PSDU域
PSDU是物理层携带的有效载荷，也就是欲通过物理层发送出去的数据。PSDU 的长度为0~127字节。当长度值等于5字节或大于7字节时，PSDU是MAC 层的有效帧。
ZigBee MAC层
一个完整的MAC层帧由帧首部、帧载荷（即数据）和帧尾3部分构成。其
中帧首部又有若干个域按一定顺序排列，但并不是所有的帧中都包含有全部的域。MAC层的帧结构如下图所示。由图可知，帧首部有帧控制域、序列号、地址域等，其中地址域又包含目的PAN（个人区域网）标识符、目的地址、源PAN标识
表3 MAC层帧结构
1、帧控制域
帧控制域的长度为16位，其结构如下表所示。
（1
表5 帧类型子域描述
（2）安全允许控制（Security Enabled）子域的长度为1位，如果该位置1，则对该帧按预定的方案进行加密处理后再传送到物理层；为0时，不
进行加密处理。
（3）未处理数据标记（Frame Pending）子域的长度为1位，如果该位置1，则表示除该帧的数据外，本设备中还有应发送给对方的数据。因此，
接收该帧的设备应向发送方再次发送请求数据命令，直到所有的数据
都传送完。若发送设备中已没有要发送给接收方的数据，则该位为0.
（4）请求确认（Ack Request）子域的长度为1位，置1时，接收方接收到有效帧后应向发送方发送确认帧；为0时接收方不需要发送确认帧。
（5）PAN内部标记（Intra PAN）子域的长度为1位，置1时，表示该MAC 帧在本身所属的PAN内传输，这时帧的地址域中不包含源PAN标识符；
为0时，表示该帧是传输到另外一个PAN，帧中必须包含源和目的的
PAN标识符。
（6）目的地址模式（Dest Addressing Mode）子域的长度和源地址模式（Source Addressing Mode）子域的长度均为2位，表示的意义如表所
示。
表6 地址模式
2、序列号子域
帧序列号子域的长度为8位，它是帧的唯一序列标识符。在协议栈初始化时，软件将它们置为随机的值，在通信过程中，每生成一个帧，其相应的序列号加1，并将其值插入到帧的序列号子域。如果需要确认，则接收方将接收到的数据帧或者命令帧中的序列号作为确认帧的序列号。如果发送方在规定的时间里没有接收到对方的确认，则发送方使用原来的序列号重新发送该帧。可见，接收方可以根据帧中的序列号来判断接收的帧是否是新的。3、目的PAN标识符子域
目的PAN标识符子域的长度为16位，它是接收该帧的设备所在PAN的唯一标识符。当标识符的值为0xFFFF时，代表该帧为广播方式，即在同一信道上的所有设备都可以接收该帧。仅在帧控制子域的目的地址模式为非00时，本子域才存在。
4、目的地址子域
该地址是接收帧设备的地址。根据帧地址控制子域不同的情况，目的地址为16位或64位。地址0xFFFF是广播地址。同样，仅在帧控制子域的目的地址模式为非00时，本子域才存在。
5、源PAN标识符子域
源PAN标识符子域的长度为16位，它是发送该帧的设备所在PAN的唯一标识符。仅在帧控制子域的源地址模式为非00和内部PAN标记位为0时，本子域才存在。PAN标识符在PAN建立时有PAN协调器确定，若与其他的PAN标识符冲突，协调器应能自行解决。
6、源地址子域
该地址是帧发送设备的地址。与目的地址子域相同，根据帧地址控制子域不同的情况，源地址为16位或64位。同样，仅在帧控制子域的源地址模式为非00时，本子域才存在。
7、帧有效载荷
帧有效载荷即帧传送的数据，其长度视具体帧而定，最长为最长物理帧长度减去MAC帧头长度。
8、帧校验子域
帧校验子域包含一16位的CRC校验码。校验码包含对帧头和载荷部分的校验。
ZigBee网络层
网络帧通用结构与一般的帧结构类似，由帧首部和有效载荷部分组成，如表
表7 网络层帧通用结构
1、帧控制域
帧控制域长度为16位，其中包含了帧的类型、地址、序列号及其他一些信息。其结构如表8所示。
表8 帧控制域结构
（1）帧类型子域
帧类型子域长2位，取值为0x00代表数据帧，取值为0x01则代表命令帧，其他值目前保留不用。
（2）协议版本子域
协议版本子域长4位，其值代表了所实现的ZigBee协议的版本。
通常该值保存在网络层常量nwkcProtocolVersion中，目标ZigBee协议
的版本为0x01。
（3）发现路由子域
表9 发现路由子域
（4）安全子域
安全子域长1位，当需要对网络层帧进行安全处理时，应将该子域置1。
2、目的地址域
目的地址域长度为2字节，其值为16位的目的设备网络地址，它就是目的设备MAC层的IEEE802.15.4的网络地址，或者是广播地址0xFFFF。
3、源地址域
源地址域是发送帧的设备的地址，与目的地址域相似。
4、广播半径域
广播半径域总是存在，长度为1字节。其值规定了广播帧的传输范围。
在传输时，每个设备接收一次广播帧，并将该域的值减1。
5、广播序列号域
序列号域在每一个帧中都存在，其长度为1字节。设备每发送一个新的帧，该值会加1.通常帧的序列号与它的源地址域一起用来唯一识别一个帧，以避免1字节长序列号会产生的混淆。
6、帧载荷域
帧载荷的长度可变，是帧传送的数据。
数据帧的结构与通用帧结构完全相同。其帧控制域的类型子域应为0x00，以表
明这是一个数据帧。载荷部分是网络层需要传输的数据，地址域根据具体要求而定。
命令帧的结构与一般结构相同。帧控制域的帧类型子域应为0x01，以表明这是一个命令帧。而有效载荷部分的第一个字节是网络层命令标识符，其余部分为网
表10 网络层命令帧结构
表11 网络层命令帧
1、路由请求命令
路由请求命令用来请求网络中无线通信范围内的其他设备，以便发现一条能够有效地将帧传送到某一目的设备的路由。路由请求命令帧载荷部分的
（1）网络帧首部
为了发送路由请求帧，网络层帧首部的源地址必须设置为初始发送该帧设备的地址，目的地址设置为广播地址。
（2）命令帧载荷
载荷中的命令选项长度为1字节，其中低7为目前保留不用，最高位称为路由修复位，它仅在网状网络拓扑结构的情况下，产生路由请求命令时被设置为1.
路由请求标识符是一个8位的序列号，每当网络层针对某设备提出路由请求时，其值被加1.
目的地址的长度为2字节，它是路由请求希望到达设备的地址。
路由成本的长度为1字节，用来累积路由请求帧在网络中传输成本的信息。
2、路由应答命令
当设备接收到路由请求命令后，就用路由应答命令向初始发送路由请求命令的设备发出通知，它已经接收到路由请求命令。借助这些信息，ZigBee 路由能够建立一条有效的、使帧从源设备到达目的设备的路径。路由应答命
（1）网络帧首部
为了使路由应答帧正确到达初始发送路由请求命令的设备，并使发现路由的过程正确无误，帧控制域的帧类型子域应设置为命令帧。目的地址必须设置为初始发送路由请求帧的设备地址，源地址设置为传送此应答帧设备的地址。
（2）命令帧载荷
载荷中的命令选项长度为1字节，其中低7位目前保留不用，最高位称为路由修复位，它仅在网格网络拓扑结构的情况下，产生路由请求命令时被置为1.
路由请求标识符根据路由请求命令设置为相应与路由请求命令帧的标识符。目的地址的长度为2字节，它是路由请求希望到达设备的地址。
路由成本的长度为1字节，用来累积路由请求帧在网络中传输成本的信息。
3、路由错误命令
当设备无法继续向前传送数据时，便使用路由错误命令通知发送数据帧
（1）网络帧首部
为了使路由应答帧正确到达初始发送路由请求命令的设备，并使发现路由的过程正确无误，帧控制域的帧类型子域应设置为命令帧。目的地址必须设置为初始发送路由请求帧的设备地址，源地址设置为传送此应答帧设备的地址。
（2）错误代码
（3）目的地址
目的地址的长度为2字节，它是发送出现传送错误数据帧的设备的地址。
4、离开命令
网络层管理实体使用离开命令通知其父设备和子设备，它准备离开网络，
表16 离开命令帧载荷结构
（1）网络帧首部
为了发送离开命令帧，网络层首部目的地址域应设置为接收本帧的邻居设备的地址；源地址发送该帧的设备地址；半径域设备为1.
（2）命令选项
表17 命令选项结构
如果命令选项中的“请求/指示”位置为1，则表示该命令帧要求其他设备离开网络；否则表示发送该帧的设备欲离开网络。如果“移除子设备”位置1，则表示与离开网络的设备连接的子设备也一起离开。
ZigBee应用层
应用支持子层帧（APDU）结构有以下两部分组成：
（1）APS首部，包含帧控制及地址信息；
（2）APS帧载荷，即帧传输的有效数据，其长度可变。
1、帧的一般结构
表18 APS帧结构
（1）帧控制域
表19 帧控制域结构
所示。
表20 帧类型子域值
表21 交付模式子域值
注意，在生成APS帧时，上述子域不应出现保留值。在交付模式子域置为
0x01，即间接寻址时，帧地址域的结构取决于间接寻址子域。间接寻址模式子域长1位，如表被置为1，则帧地址域的目的端点子域不存在（因为这是一个利用间接方式发送给协调器的帧）；如果该子域为0，则地址域中的源端点子域不存在（因为该帧是协调器发送的）。最后，如果帧的交付模式不是间接寻址，则忽略间接选址模式子域。应答/请求子域长度为1位，当置为1时，表示该帧需要确认。在这种情况下，当一个设备接收到该帧并经检查有效时，应向发送该帧的设备发送一个确认帧。当该子域为0时，表示不需要确认。
（2）帧地址域
目的端点子域长度为8位，是最终接收该帧的目的端点的地址。当该地址为0x00时，表示该帧是发送给ZDO的；地址0x01~0xF0时，表示该帧是发送给应用端点的；地址为0xFF时，表示该帧将被所有活动的端点接收；地址0xF1~0xFE保留。
簇标识符长度为8位，它是在绑定操作中需要用到的。仅数据帧需要帧标识符，而命令帧则不需要。帧控制域的帧类型子域决定了该帧中是否
需要簇标识符。
模板标识符长度为16位，它是在每一个设备中对接收到的帧进行过滤处理时需要用到的，仅在数据帧或应答帧中需要这个标识符，而在命令
帧中不需要。
源端点子域长度为8位，它是发送帧的端点的标识符。如果标识符的值在0x01~0xFF之间，则该帧是一个应用端点发送的。如果该帧采用间接寻址，且帧控制域的间接寻址模式子域的值为0，则该域不出现在帧中。（3）帧载荷域
载荷域的长度可变，是帧传送的有效信息。
2、数据帧
数据帧的结构与表18所示的结构完全相同。数据帧首部中包含帧控制、簇标识符、模板标识符和源端点等。而目的端点则根据帧控制域的交付模式子域决定是否存在。在帧控制域中，帧类型按表20所列应为00；源端点子域位置应置为1；其他域按相应情况填写。载荷部分是上层要求传输的数据。
3、命令帧
APS命令帧有帧首部和载荷两部分构成，但首部中不存在地址域。载荷部分包含命令标识符和与命令相对应的载荷。表22是APS命令帧的一般结构。
表22 APS命令帧结构
4、应答帧
应答帧中包括帧控制域和地址域，结构如表23所示。在使用直接寻址的交付模式时，源和目的端点都应该存在；在使用间接寻址模式时，将按帧控
表23 应答帧结构
帧控制域的帧类型子域按表20所列应为10，以标明这是一个应答帧。控制域中的其余子域按照预期的应答帧要求填写。
Zigbee协议栈系统事件
系统常用事件处理函数： －按键事件 －接收消息事件 －网络状态改变事件 －绑定确认事件 －匹配响应事件 1、按键事件 Case KEY_CHANGE: 当有按键事件发生的时，调用按键事件处理函数Sample_HandleKeys()来处理按键事件。 在SampleApp例程中按键处理函数处理了以下2件事情 －如果按键1按下，将向网络中的其他设备发送LED闪烁命令 －如果按键2按下，检测组ID号为SAMPLEAPP_FLASH_GROUP的组是否已经注册。如果已经注册，调用aps_RemoveGroup()将其删除；如果没注册就在APS层注册
2、接收消息事件 Case:AF_INCOMING_MSG_CMD: 如果有接收消息事件发生，则调用函数SampleApp_MessageMSGCB（MSG）对接收的消息进行处理。一般的接收消息事件是通过用户自定义的端点输入簇和输出簇来处理的。 在LED闪烁命令的发送函数中的输出簇为SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID，所以在接收消息事件的输入簇中为SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID即收到LED闪烁命令
3、网络状态改变事件 Case：ZDO_STATE_CHANGE 当有网络状态改变事件发生后，会调用函数SampleApp_NwkState()来处理网络状态改变事件。在SampleApp例程中，网络状态改变事件主要处理了以下事件： －判断设备类型（区分协调器、路由节点、终端节点） －当协调器网络建立成功后或其他类型节点加入网络后点亮led1 －通过调用osal_start_timerEx()设置一个定时事件，当时间到达后启用用户自定义事件SampleApp_Send_PERIODIC_MSG_EVT 备注：在使用过程中这里的3种设备类型不是全选，写一个就可以了，其他的删除
ZigBee 协议架构
根据应用和市场需要定义了ZigBee 协议的分层架构，其协议的体系结构如图1 所示，其中物理层（physical layer，PHY）和媒介访问控制层（medium access control sub-layer,MAC）是由IEEE802.15.4-2003 标准定义的，在这个底层协议的基础上ZigBee 联盟定义了网络层（network layer,PHY）和应用层（application layer,APL）架构. 图1 zigbee协议栈体系结构 物理层规范 物理层定义了它与MAC 层之间的两个接口：数据服务接口PD-SAP 和管理服务接口PLME-SAP，其中PD-SAP 接口还为物理层提供了相应的数据服务，负责从无线物理信道上收发数据，而PLME-SAP 接口同时为物理层提供相应的管理服务，用于维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层负责数据的调制、发送和接收、空闲信道评估（clear channel assessment,CCA）信道能量的监测（energy detect,ED）和链接质量指示（link quality indication，LQI）等。物理层帧结构由同步头、物理层帧头和物理层有效载荷三部分组成，如表1 所示。
同步头又包括32bit 的前同步码和8bit 的帧定界符，前同步码用来为数据收发提供码元或数据符号的同步；帧界定符用来标识同步域的结束及数据的开始。物理层帧头包括7bit 的帧长度和1bit 的预留位，帧长度定义了物理层净荷的字节数。物理层有效载荷就是MAC层的帧内容。 表一物理层帧格式 媒体接入控制层规范 MAC 层定义了它与网络层之间的接口，包括提供给网络层的数据服务接口MLDE-SAP 和管理服务接口MLME-SAP，同时提供了MAC 层数据服务和MAC 层管理服务。MAC层数据服务主要实现数据帧的传输；MAC 层管理服务主要负责媒介访问控制、差错控制等。 MAC 层主要功能包括以下几个方面： （1）ZigBee 协调器产生网络信标 （2）设备与信标同步 （3）支持节点加入或着退出操作 （4）信道接入方式采用免冲突载波检测多路访问（CSMA-CA）机制 （5）建立并维护保护时隙机制 （6）为设备提供安全支持 MAC 帧格式由三个基本部分组成：MAC 帧头、MAC 帧载荷和MAC 帧尾。不同类型的MAC 帧，其帧头和帧尾都是一样的，只是MAC 帧载荷有差别，通用MAC 帧格式如表2所示。 表二通用MAC帧格式 网络层规范 网络层定义了它与应用层之间的接口，包括提供给应用层的数据服务接口NLDE-SAP和管理服务接口NLME-SAP , 同时提供了网络层数据服务和网络层管理服务。网络层主要负责拓扑结构的建立和网络的维护，具体的功能如下：（1）初始化网络，即建立一个新的包含协调器、路由器和终端设备的网络（2）设备连接和断开时所采用的机制 （3）对一跳邻居节点的发现和相关节点信息的存储 （4）ZigBee 协调器和路由器为新加入节点分配短地址
Zigbee协议栈原理基础
1Zigbee协议栈相关概念 1.1近距离通信技术比较： 近距离无线通信技术有wifi、蓝牙、红外、zigbee，在无线传感网络中需求的网络通信恰是近距离需求的，故，四者均可用做无线传感网络的通信技术。而，其中（1）红外（infrared）：能够包含的信息过少；频率低波衍射性不好只能视距通信；要求位置固定；点对点传输无法组网。（2）蓝牙（bluetooth）：可移动，手机支持；通信距离10m；芯片价格贵；高功耗（3）wifi：高带宽；覆盖半径100m；高功耗；不能自组网；（4）zigbee:价格便宜；低功耗；自组网规模大。?????WSN中zigbee通信技术是最佳方案，但它连接公网需要有专门的网关转换→进一步学习stm32。 1.2协议栈 协议栈是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。 1.2.1Zigbee协议规范与zigbee协议栈 Zigbee各层协议中物理层（phy）、介质控制层（mac）规范由IEEE802.15.4规定，网络层（NWK）、应用层（apl）规范由zigbee联盟推出。Zigbee联盟推出的整套zigbee规范：2005年第一版ZigBeeSpecificationV1.0，zigbee2006，zigbee2007、zigbeepro zigbee协议栈：很多公司都有自主研发的协议栈，如TI公司的：RemoTI，Z-Stack，SimpliciTI、freakz、msstatePAN 等。 1.2.2z-stack协议栈与zigbee协议栈 z-stack协议栈与zigbee协议栈的关系：z-stack是zigbee协议栈的一种具体实现，或者说是TI公司读懂了zigbee 协议栈，自己用C语言编写了一个软件—---z-stack，是由全球几千名工程师共同开发的。ZStack-CC2530-2.3.1-1.4.0软件可与TI的SmartRF05平台协同工作，该平台包括MSP430超低功耗微控制器(MCU)、CC2520RF收发器以及CC2591距离扩展器，通信连接距离可达数公里。 Z-Stack中的很多关键的代码是以库文件的形式给出来，也就是我们只能用它们，而看不到它们的具体的实现。其中核心部分的代码都是编译好的，以库文件的形式给出的，比如安全模块，路由模块，和Mesh自组网模块。与z-stack 相比msstatePAN、freakz协议栈都是全部真正的开源的，它们的所有源代码我们都可以看到。但是由于它们没有大的商业公司的支持，开发升级方面，性能方面和z-stack相比差距很大，并没有实现商业应用，只是作为学术研究而已。 还可以配备TI的一个标准兼容或专有的网络协议栈（RemoTI，Z-Stack，或SimpliciTI）来简化开发,当网络节点要求不多在30个以内，通信距离500m-1000m时用simpliciti。 1.2.3IEEE802.15.4标准概述 IEEE802.15.4是一个低速率无线个人局域网(LowRateWirelessPersonalAreaNetworks，LR-WPAN)标准。定义了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)。 LR-WPAN网络具有如下特点： ◆实现250kb/s，40kb/s，20kb/s三种传输速率。 ◆支持星型或者点对点两种网络拓扑结构。 ◆具有16位短地址或者64位扩展地址。 ◆支持冲突避免载波多路侦听技术(carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance，CSMA/CA)。（mac层） ◆用于可靠传输的全应答协议。(RTS-CTS) ◆低功耗。 ◆能量检测(EnergyDetection，ED)。 ◆链路质量指示(LinkQualityIndication，LQI)。 ◆在2.45GHz频带内定义了16个通道；在915MHz频带内定义了10个通道；在868MHz频带内定义了1个通道。 为了使供应商能够提供最低可能功耗的设备，IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，电气及电子工程师学会)定义了两种不同类型的设备：一种是完整功能设备(full．functionaldevice，FFD)，另一种是简化功能设备
ZigBee测试与协议分析
ZigBee测试与协议分析 1 前言 ZigBee协议栈包括物理层协议(IEEE802.15.4)和上层软件协议(ZigBee 2007以及其他的ZigBee网络协议）。本文将从这两方面来了解这些协议，通过介绍如何捕获及如何理解关键参数，深层次剖析ZigBee技术。有了这些本质性的认识，对于分析解决无线产品应用问题，会有很大的帮助。 2 物理层分析 ZigBee的物理层为IEEE802.15.4标准所规定，定义了ZigBee底层的调制编码方式。这些规约大多是芯片设计者需要关心的，对于应用开发来说，更关心的是衡量一个芯片、一个射频系统性能的参数。在过去的文章中，已介绍了输出功率、接收灵敏度和链路预算等参数，这一讲将更深入地介绍一个调制质量的参数：EVM。EVM指的是误差向量（包括幅度和相位的矢量），表征在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差，。从EVM参数中，可以了解到一个输出信号的幅度误差及相位误差。 EVM是衡量一个RF系统总体调制质量的指标，定义为信号星座图上测量信号与理想信号之间的误差，它用来表示发射器的调制精度，调制解调器、PA、混频器、收发器等对它都会有影响。EVM数据和眼图。 了解完这个参数之后，再看看实际测试中是如何获取EVM参数的。 ZigBee物理层的测试，在产品研发、生产和维护阶段，可以分别采用不同的仪器。 (1)产品研发阶段要测量EVM参数，需要使用带协议解析的频谱仪，最好是自带相应协议插件的仪器，可以使用安捷伦PXA N9030A频谱分析仪+8960B插件(选配了ZigBee分析插件)。这些仪器可以测试出ZigBee调制信号的星座图、实时数据和眼图等信息，在芯片级开发过程中，需要考量高频电容电感以及滤波器等的单个及组合性能，特别需要注意的是ZigBee信号的临道抑制参数，利用PXA N9030A的高分辨率，可以查看点频的带外信号，这些细节在更换射频器件供应商时，需要仔细测量，一般数字电路抄板比较容易，因为器件性能的影响不是很大，只要值和封装对了就可以，但是射频前端的设计上，即使原样的封装、容值和感值，供应商不一样，射频参数也是不一样的，板材的选用也极大地影响着阻抗匹配，因此复制和再开发都有较大难度。合格的测试工具，加上有质量保证的射频器件供应商资源，方能真正具备RF设计能力。安捷伦PXA N9030A频谱分析仪。 (2)批量生产阶段在批量生产中，不可能将实验室的研发测试仪器搬到工厂，因此，需要便携小巧的测试设备，这时可用罗德与斯瓦茨公司的热功率探头，如NRP-Z22，做一个2.4 GHz的输出功率测试，保证能够输出公差允许的功率信号即可，因为在生产中，射频器件的焊接不良、馈线连接头的接触不良，都会造成输出功率的下降甚至消失。需要注意的是，探头非常容易被静电损坏，必须要带上防静电手套进行操作，返修过程如需要经过德国，则时间长，经费也不便宜，不是很严重的损坏倒是可以在深圳维修中心处理。NRP-Z22。 (3)应用阶段在现场出现问题时，ZigBee节点已经安装到现场，不能逐一拆下来测试，并且周围的电磁环境也是没办法在单个节点上检测到，这时就需要手持式的频谱仪进行现场勘查了，例如安捷伦公司的N9912A手持式频谱仪。使用该频谱仪，可以完成无线系统设计初期的现场勘查工作，检测现场各个地点是否有异常电磁干扰，对于ZigBee来说，当然是检测是否有持续的WIFI信号干扰了。同时，更为详细的现场勘查，还包括在定点进行数据发送，预期覆盖点进行信号强度分析，以实地评估墙体等障碍物的信号衰减，在已经架设好的ZigBee网络中，也可以检测信号覆盖，数据通信是否正常等。N9912A。
ZigBee协议栈OSAL介绍
讨论ZigBee协议栈的构成以及内部OSAL的工作机理。 ZigBee协议栈OSAL介绍 操作系统抽象层 OSAL常用术语： 1.资源（Resource）：任何任务所占用的实体都叫资源，如变量、数组、结构体 2.共享资源（Shared Resource）：两个或两个以上任务使用的资源，为防止破坏资源，任务在操作共享资源时是独占状态。 3.任务（Task）：即线程，简单的程序的执行过程。任务设计时将问题尽可能分成多个任务，每个任务独立完成某项功能，同时赋予优先级、CPU寄存器和堆栈空间。一般一个任务设计为一个无限循环。 4.多任务运行（Muti-task Running）：其实同一时刻只有一个任务运行。 5.内核（Kernel）：内核负责管理各个任务。包括：分配CPU时间；任务调度；任务间的通信。 6.互斥（Mutual Exclusion）：多任务通信最常用方法是共享数据结构。 保护共享资源常用的方法： 关中断； 使用测试并置位指令（T&S指令）； 禁止任务切换； 使用信号量； 7.消息队列（Message Queue）：用于任务间传递消息。 OSAL提供如下功能： 任务注册、初始化和启动； 任务间的同步、互斥； 中断处理； 储存器分配和管理； OSAL运行机理： OSAL就是一种支持多任务运行的系统资源分配机制。 OSAL是一种基于事件驱动的轮询式操作系统。、 void osal_start_system(void)是ZigBee协议栈的灵魂，不断的查看事件列表，如果有事件发生就调用相应的事件处理函数。 SYS_EVENT_MSG是一个事件集合，是由协议栈定义的事件，即系统强制事件（Mandatory Events），它的定义为： #define SYS_EVENT_MSG 0x8000； 它包含如下事件： AF_INCOMING_MSG_CMD 收到一个新的无线数据
TI_zigbee协议栈结构分析应用
无线盛世《快速进入ZB世界》
Ver:1
进入Zigbee世界的准备工作
§ 首先，我们需具备一些硬件设备及平台。以下 我就罗列一下Zigbee开发基本工具： § 计算机：不管是设计电路还是编程开发都是离 不开它的。 § Zigbee开发板：对于初学者来说，Zigbee开发 板无疑是最佳选择。有了开发板，你可以在我 们成熟设计的基础上学习或者做自己的设计。 § Zigbee模块：集MCU，RF，天线设计于一体 的Zigbee模块。使用它，我们可省去设计天线 及IC周边电路设计的复杂工作。
进入Zigbee世界的准备工作
§ Zigbee仿真器：是集烧写程序、在线编程和在线仿真 功能于一身的开发过程工作中必不可少的开发工具。 编程器既能对CC243x芯片（其实包括TI产品中的CC 系列的大部分芯片）进行烧写程序（hex标准文件程序 ），也能对CC243x芯片进行在线编程和仿真，让我们 能方便地在线调试开发，从而大大地提高了开发效率 。 § Zigbee协议分析仪：ZigBee的设计开发者必不可少的 工具！ZigBee协议分析仪具有广泛的功能，包括：分 析以及解码在PHY、MAC、NETWORK/SECURITY、 APPLICATION FRAMEWORK、和APPLICATION PROFICES等各层协议上的信息包；显示出错的包以 及接入错误；指示触发包；在接收和登记过程中可连 续显示包。
进入Zigbee世界的准备工作
§ 再次,我们需要在将用于开发Zigbee的计 算机平台上安装这些软件： § Zigbee协议分析软件（sniffer） § 程序烧写软件（Flash Programmer） § IAR公司的EW8051 version 7.20I/W32 。
2020年Zigbee协议栈中文说明免费
1.概述 1.1解析ZigBee堆栈架构 ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC和PHY层。ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。图1-1给出了这些组件的概况。 1.1.1ZigBee堆栈层 每个ZigBee设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。公共模板可以确保不同供应商的设备在相同应用领域中的互操作性。 设备是由模板定义的，并以应用对象(Application Objects)的形式实现(见图1-1)。每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件。 图1-1 zigbe堆栈框架 从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接(例如，一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行通信，目的是将这些灯点亮)。 端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器，在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。图1-1-2就是设备及其接口的一个例子：
图1-1-2 每个接口都能接收(用于输入)或发送(用于输出)簇格式的数据。一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。应用程序可以通过端点0与ZigBee 堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为ZigBee设备对象 (ZD0)。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留端点。 所有端点都使用应用支持子层(APS)提供的服务。APS通过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带灯的开关。APS使用网络层(NWK)提供的服务。NWK负责设备到设备的通信，并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以通过ZigBee设备对象(ZD0)对网络层参数进行配置和访问。 1.1.2 80 2.15.4 MAC层 IEEE 802.15.4标准为低速率无线个人域网(LR-WPAN)定义了OSI模型开始的两层。PHY层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于2450MHz波段和868/915MHz 波段。2450MHz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868 /915MHz波段中，868MHz支持1个数据速率为20kbps的信道，915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网络的同步，支持关联和去关联以及MAC 层安全：它能提供二个设备之间的可靠链接。 1.1.3 关于服务接入点 ZigBee堆栈的不同层与802.15.4 MAC通过服务接入点(SAP)进行通信。SAP是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。 ZigBee堆栈的大多数层有两个接口：数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。 1.1.4 ZigBee的安全性 安全机制由安全服务提供层提供。然而值得注意的是，系统的整体安全性是在模板级定义的，这意味着模板应该定义某一特定网络中应该实现何种类型的安全。 每一层(MAC、网络或应用层)都能被保护，为了降低存储要求，它们可以分享安全钥匙。SSP是通过ZD0进行初始化和配置的，要求实现高级加密标准(AES)。ZigBee规范定义了信任中心的用
Zigbee协议栈学习总结教学提纲
典型的智能家居网络总体结构图 智能家居系统模块整体框图
ZigBee是一种标准，该标准定义了短距离、低速率传输速率无线通讯所需要的一系列通信协议。基于ZigBee的无线网络所使用的工作频段为868MHz、915MHz和2.4GHz，最大数据传输速率为250Kbps。 ZigBee无线网络共分为5层：物理层（PHY），介质访问控制层（MAC），网络层（NWK），应用程序支持子层（APS），应用层（APL）。 总体而言，ZigBee技术有如下特点：高可靠性，低成本，低功耗，高安全性，低数据速率
Zigbee网络中的设备主要分为三种： 1，协调器，协调器节点负责发起并维护一个无线网络，识别网络中的设备加入网络，一个ZigBee 网络只允许有一个ZigBee 协调器； 2，路由器，路由器节点支撑网络链路结构，完成数据包的转发；。ZigBee 网格或树 型网络可以有多个ZigBee 路由器。ZigBee 星型网络不支持ZigBee 路由器。 3，终端节点，负责数据采集和可执行的网络动作。 从功能上，zigbee节点应由微控制器模块、存储器、无线收发模块、电源模块和其它外设功能模块组成。 ZigBee/IEEE802.15.4定义了两种类型的设备：它们是全功能设备（FFD，Full Function Device）和精减功能设备（RFD，Reduced Function Device）。FFD可以当作一个网络协调器或者一个普通的传感器节点，它可以和任何其他的设备通讯，传递由RFD发来的数据到其他设备，即充当了路由的功能。而RFD只能是传感器节点，它只能和FFD进行通讯，经过FFD可以将自己测得数据传送出去。在ZigBee网络中大多是这两种设备，网络中结点数理论上最多可达65，536个，可以组成三种类型网络：星型、网状型和树型。 星状网络由一个PAN 协调器和多个终端设备组成，只存在PAN 协调器与终端的通讯，终端设备间的通讯都需通过PAN 协调器的转发。 树状网络由一个协调器和一个或多个星状结构连接而成，设备除了能与自己的父节点或子节点进行点对点直接通讯外，其他只能通过树状路由完成消息传输。 网状网络是树状网络基础上实现的，与树状网络不同的是，它允许网络中所有具有路由功能的节点直接互连，由路由器中的路由表实现消息的网状路由。 星型，如果用星型网络的话，在房间内的节点是否能够穿墙，与房间外的协调器进行正常通信。
从Zigbee协议栈底层添加自己的按键配置
本实验是基于ZStack-CC2530-2.5.1a版本的协议栈来进行实验的，整个实验需要改动 hal_board_cfg.h、hal_board_cfg.h、hal_key.c、hal_key.h和自己定义的Coordinator.c这5个文件。 注意：添加自己的按键时尽量不要修改协议栈里面的按键程序，自己另行添加即可。 1、hal_key.h 在/* Switches (keys) */下面添加自己的按键定义 #define HAL_KEY_SW_8 0x80 图1： ---------------------------------------------------------------------------------------- 2、hal_board_cfg.h 在/* S6 */ #define PUSH1_BV BV(1) #define PUSH1_SBIT P0_1 #if defined (HAL_BOARD_CC2530EB_REV17) #define PUSH1_POLARITY ACTIVE_LOW #elif defined (HAL_BOARD_CC2530EB_REV13) #define PUSH1_POLARITY ACTIVE_LOW #else #error Unknown Board Indentifier #endif 下面模仿/* S6 */下的程序定义自己的按键值： /* S8 */ #define PUSH8_BV BV(4)//修改 #define PUSH8_SBIT P0_4//修改 #if defined (HAL_BOARD_CC2530EB_REV17)
zigbee协议栈源码
竭诚为您提供优质文档/双击可除 zigbee协议栈源码 篇一：zigbeez-stack协议栈构架 zstack基础 1、zstack协议栈构架 zigbee协议栈就是将各个层定义的协议都集合在一起，以函数的形式实现，并给用户提供一些应用层api,供用户调用。协议栈体系分层架构与协议栈代码文件夹对应表如下：整个协议栈的构架，如图所示 app：应用层目录，这是用户创建各种不同工程的区域，在这个目录中包含了应用层的内容和这个项目的主要内容，在协议栈里面一般是以操作系统的任务实现的。 hal：硬件层目录，包含有与硬件相关的配置和驱动及操作函数。 mac：mac层目录，包含了mac层的参数配置文件及其mac的lib库的函数接口文件。 mt：监控调试层，主要用于调试目的，即实现通过串口调试各层，与各层进行直接交互。nwk：网络层目录，含网络层配置参数文件及网络层库的函数接口文件，aps层库的
函数接口。 osal：协议栈的操作系统。 profile：aF层目录，包含aF层处理函数文件。 security：安全层目录，安全层处理函数接口文件，比如加密函数等。 services：地址处理函数目录，包括着地址模式的定义及地址处理函数。 tools：工程配置目录，包括空间划分及zstack相关配置信息。 zdo：zdo目录。 zmac：mac层目录，包括mac层参数配置及mac层lib 库函数回调处理函数。zmain：主函数目录，包括入口函数main（）及硬件配置文件。 output：输出文件目录，这个ew8051ide自动生成的。 2、zigbee20xx协议栈源码库结构分析 了解了zigbee20xx协议栈整个构架后，再来看看协议栈源码库结构是什么样的，各层的具体文件是什么，建立不同的项目、添加自己的应用层任务及处理函数需要修改什么文件。zigbee20xx协议栈zstack-1.4.2文件目录及说明如下： 打开smapleapp项目工程 先看app层：
Zigbee协议栈中文说明免费
Zigbee协议栈中文说明 1.概述 1.1解析ZigBee堆栈架构 ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC和PHY层。ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。图1-1给出了这些组件的概况。 1.1.1ZigBee堆栈层 每个ZigBee设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。公共模板可以确保不同供应商的设备在相同应用领域中的互操作性。 设备是由模板定义的，并以应用对象(Application Objects)的形式实现(见图1-1)。每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件。 图1-1 zigbe堆栈框架 从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接(例如，一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行通信，目的是将这些灯点亮)。 端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器，在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。图1-1-2就是设备及其接口的一个例子：
图1-1-2 每个接口都能接收(用于输入)或发送(用于输出)簇格式的数据。一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。应用程序可以通过端点0与ZigBee 堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为ZigBee 设备对象 (ZD0)。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留端点。 所有端点都使用应用支持子层(APS)提供的服务。APS通过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带灯的开关。APS使用网络层(NWK)提供的服务。NWK负责设备到设备的通信，并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以通过ZigBee设备对象(ZD0)对网络层参数进行配置和访问。 1.1.2 80 2.15.4 MAC层 IEEE 802.15.4标准为低速率无线个人域网(LR-WPAN)定义了OSI模型开始的两层。PHY层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于2450MHz波段和868/915MHz 波段。2450MHz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868 /915MHz波段中，868MHz支持1个数据速率为20kbps的信道，915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网络的同步，支持关联和去关联以及MAC 层安全：它能提供二个设备之间的可靠链接。 1.1.3 关于服务接入点 ZigBee堆栈的不同层与802.15.4 MAC通过服务接入点(SAP)进行通信。SAP是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。 ZigBee堆栈的大多数层有两个接口：数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。 1.1.4 ZigBee的安全性 安全机制由安全服务提供层提供。然而值得注意的是，系统的整体安全性是在模板级定义的，这意味着模板应该定义某一特定网络中应该实现何种类型的安全。 每一层(MAC、网络或应用层)都能被保护，为了降低存储要求，它们可以分享安全钥匙。SSP是通过ZD0进行初始化和配置的，要求实现高级加密标准(AES)。ZigBee规范定义了信任中心的用途。信任中心是在网络中分配安全钥匙的一种令人信任的设备。 1.1.5 ZigBee堆栈容量和ZigBee设备 根据ZigBee堆栈规定的所有功能和支持，我们很容易推测ZigBee堆栈实现需要用到设备中的大量存储器资源。不过ZigBee规范定义了三种类型的设备，每种都有自己的功能要求：ZigBee
zigbee协议栈代码主要名词解释
zigbee协议重要名词解释及英文缩写（转载）网络层功能: 1. 加入和退出网络 2. 申请安全结构 3. 路由管理 4. 在设备之间发现和维护路由 5. 发现邻设备 6. 储存邻设备信息 当适当的重新分配地址联合其他设备,ZIGBEE2006可以依赖于网络协调者建立一个新网络. ZIGBEE应用层由APS（应用支持）、AF（应用结构）、ZDO（ZIGBEE设备对象）和厂商自定义应用对象组成。 APS功能 1. 绑定维持工作台，定义一个两个合拢的设备进行比较建立他们的需要和服务。 2. 促进信息在设备之间的限制 3. 组地址定义，移除和过滤组地址消息 4. 地址映射来自于64位IEEE地址和16位网络地址 5. 分裂、重新组装和可靠数据传输 ZDO功能 1. 定义设备内部网络（ZigBee协调者和终端接点） 2. 开始和/或回答绑定请求 3. 在网络设备中建立一个网络安全关系 4. 在网络中发现设备和决定供给哪个应用服务 ZDO同样有责任在网络中发现设备和为他们提供应用服务。 1.1.4 网络拓扑 ZIGBEE网络层支持星状、树状和网状拓扑。在星状拓扑中网络受约束与单个设备，呼叫COORD。COORD有责任建立和维持在网络中发现的设备和其他所有设备，都知道的终端接点直接和COORD 通信。在网状和树状拓扑中，COORD有责任建立一个网络和选择几个关键网络参数，但是网络有有可能直接应用于ZigBee路由器。在树状网络中，利用分等级路由策略完成路由传输数据和控制消息直通网络。树状网络在802.15.4-2003中可以采用信标引导通信。网状网络将允许所有对等网络通信。ZIGBEE 路又将不能在网状网络中发射规则的IEEE802.15.4-2003信标。
ZigBee测试与协议分析
无线通信在嵌入式系统中的应用讲座(28) ZigBee 测试与协议分析 1.1 前言 ZigBee 协议栈包括物理层协议[IEEE802.15.4]和上层软件协议[ZigBee 2007（以及其他的ZigBee 网络协议）]，本文将从这两方面来了解这些协议，通过介绍如何捕获，如何理解关键参数，使得我们得以深层次剖析ZigBee 技术，有了这些本质性的认识，对于分析解决无线产品应用问题，会有很大的帮助。 1.2 物理层分析 ZigBee 的物理层为IEEE802.15.4标准所规定，定义了ZigBee 底层的调制编码方式，这些规约大多是芯片设计者需要关心的，对于应用开发来说，我们更关心的是衡量一个芯片一个射频系统好坏的一个参数，在过去的文章中，我们了解过了输出功率，接收灵敏度和链路预算等参数，这一次我们更深入的去了解一个调制质量的参数：EVM 。 EVM 指的是误差向量（包括幅度和相位的失量），表征在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差，如图 1所示，从EVM 参数中，我们可以了解到一个输出信号的： ? 幅度误差； ? 相位误差。 图 1 矢量误差EVM 示意图 EVM 是衡量一个RF 系统总体调制质量指标，定义为信号星座图上测量信号与理想信号之间的误差，它用来表示发射器的调制精度，调制解调器、PA 、混频器、收发器等对它都会有影响。
图 2 EVM数据和眼图 了解完这个参数之后，我们看看实际测试中，是如何获取EVM参数的。 ZigBee物理层的测试，在产品研发、生产和维护阶段，分别使用以下三种仪器测试：1.产品研发阶段 要测量EVM参数，需要使用带协议解析的频谱仪，最好是自带相应协议插件的仪器i，可以使用安捷伦PXA N9030A频谱分析仪+8960B插件[选配了ZigBee分析插件]。这些仪器可以测试出ZigBee调制信号的星座图，实时数据和眼图等信息，在芯片级开发过程中，需要考量高频电容电感以及滤波器等的单个及组合性能，特别需要注意的是ZigBee信号的临道抑制参数，利用PXA N9030A的高分辨率，可以查看点频的带外信号，这些细节在更换射频器件供应商时，需要仔细测量，一般数字电路抄板比较容易，因为器件性能的影响不是很大，只要值和封装对了就可以，但是射频前端的设计上，即使原样的封装、容值和感值，供应商不一样，射频参数也是不一样的，板材的选用也极大的影响着阻抗匹配，因此复制和再开发都有较大难度。合格的测试工具，加上有质量保证的射频器件供应商资源，方能真正具备RF设计能力。 图 3 安捷伦PXA N9030A 2.批量生产阶段 在批量生产中，不可能将实验室的研发测试仪器搬到工厂，因此，需要便携小巧的测试设备，这时可用罗德与斯瓦茨公司的热功率探头，如NRP-Z22，做一个2.4Ghz的输出功率测试，保证能够输出公差允许的功率信号即可，因为在生产中，射频器件的焊接不良、馈线连接头的接触不良，都会造成输出功率的下降甚至消失。需要注意的是，探头非常容易被静电损坏，必须要带上防静电手套进行操作，返修过程如需要经过德国，则时间长，经费也不便宜，不是很严重的损坏倒是可以在深圳维修中心处理。
一文读懂zigbee技术的协议原理
一文读懂zigbee技术的协议原理 一.前言 从今天开始，我们要正式开始进行zigbee相关的通信实验了，我所使用的协议栈是ZStack 是TI ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0版本，大家也可以从TI的官网上直接下载TI公司为cc2530写的协议栈代码，毕竟，我们作为初学者，应该先不要去深究协议栈是怎么用代码编写的，毕竟zigbee已经相当成熟了，我们应该先学会使用zigbee协议栈进行通信，并能应用于实际项目中，比如说智能家具，不知道大家是不是有同感，所以下面我就先给大家介绍一下zigbee通信的原理以及体系架构。 二.ZStack 体系架构 ZStack 的体系结构由称为层的各模块组成。每一层为其上层提供特定的服务：即由数据服务实体提供数据传输服务；管理实体提供所有的其他管理服务。每个服务实体通过相应的服务接入点(SAP) 为其上层提供一个接口，每个服务接入点通过服务原语来完成所对应的功能。 ZStack 根据IEEE 802.15.4 和ZigBee 标准分为物理层，介质接入控制层，网络层，应用层。物理层提供了基础的服务，数据传输和接收，网络层提供了各个节点连入的服务，是zigbee网络通信的关键，应用层是我们关注的重点，提供了应用的框架和ZDO。大家如果想了解体系结构的具体内容，可以自己去看说明文档，下面我给大家介绍一下zigbee 工作原理。 ZStack 采用操作系统的思想来构建，采用事件轮循机制，而且有一个专门的Timer2 来负责定时。从CC2530 工作开始，Timer2 周而复始地计时，有采集、发送、接收、显示…等任务要执行时就执行。当各层初始化之后，系统进入低功耗模式，当事件发生时，唤醒系统，开始进入中断处理事件，结束后继续进入低功耗模式。如果同时有几个事件发生，判断优先级，逐次处理事件。这种软件构架可以极大地降级系统的功耗。 整个ZStack 的主要工作流程，如图所示，大致分为以下6 步：(1) 关闭所有中断；(2) 芯
1.ZigBee协议栈简介
1、ZigBee协议栈简介 本节内容仅仅是对ZigBee协议栈的一些大家必须理解清楚的概念进行简单的讲解，并没有对ZigBee协议栈的构成及工作原理进行详细的讨论。让刚接触ZigBee协议栈的朋友们对它有个初步的感性认识，有助于后面使用ZigBee协议栈进行真正的项目开发。 什么是ZigBee协议栈呢？它和ZigBee协议有什么关系呢 协议是一系列的通信标准，通信双方需要共同按照这一标准进行正常的数据发射和接收。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。 图1展示了ZigBee无线网络协议层的架构图。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。ZigBee协议栈就是将各个层定义的协议都集合在一直，以函数的形式实现，并给用户提供API(应用层)，用户可以直接调用。 图1 ZigBee无线网络协议层 在开发一个应用时，协议较底下的层与应用是相互独立的，它们可以从第三方来获得，因此我们需要做的就只是在应用层进行相应的改动。 介绍到这里，大家应该清楚协议和协议栈的关系了吧，是不是会想着怎么样才能用协议栈来开发自己的项目呢？技术总是不断地在发展地，我们可以用ZigBee厂商提供的协议栈软件来方便地使用ZigBee协议栈（注意：不同厂商提供的协议栈是有区别的，此处介绍TI推出的ZigBee 2007协议栈也称Z-Stack）。 Z-stack是挪威半导体公司Chipcon(目前已经被TI公司收购)推出其CC2430开发平台时，推出的一款业界领先的商业级协议栈软件，由于这个协议栈软件的出现，用户可以很容易地开发出具体的应用程序来，也就是大家说的掌
ZigBee协议架构
编号：_______________本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载 ZigBee协议架构 甲方：___________________ 乙方：___________________ 日期：___________________
(application layer,APL )架构. 图1 zigbee协议栈体系结构 物理层规范 物理层定义了它与MAC层之间的两个接口：数据服务接口PD-SAP和管理服务接口PLME-SAP其中PD-SAP接口还为物理层提供了相应的数据服务，负责从无线物理信道上收发数据,而PLME-SAPg口同时为物理层提供相应的管理服务，用丁维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层负责数据的调制、发送和接收、空闲信道评估(clear channel assessment,CCA)信道能量的监测(energy detect,ED )和链接质量指示(link quality indication , LQI)等。物理层帧结构由同步头、物理层帧头和物理层*效载荷三部分组成，如表1所示。 同步头乂包括32bit的前同步码和8bit的帧定界符，前同步码用来为数据收发提供码元或数据符号的同步；帧界定符用来标识同步域的结束及数据的开始。物理层帧头包括7bit的帧长度和1bit的预留位，帧长度定义了物理层净荷的字节数。物理层有效载荷就是MAC层的帧内容。 表一物理层帧格式
媒体接入控制层规范 MAC层定义了它与网络层之间的接口，包括提供给网络层的数据服务接口MLDE-SAFffi管理服务接口MLME-SAP同时提供了MAC层数据服务和MAC层管理服务。MA@数据服务主要实现数据帧的传输；MAC层管理服务主要负责媒介访问控制、差错控制等。 MAC层主要功能包括以下几个方面： (1) ZigBee协调器产生网络信标 (2) 设备与信标同步 (3) 支持节点加入或着退出操作 (4) 信道接入方式采用免冲突载波检测多路访问(CSMA-CA机制 (5) 建立并维护保护时隙机制 (6) 为设备提供安全支持 MAC帧格式由三个基本部分组成：MAC帧头、MAC帧载荷和MAC帧尾。不同类型的MAC帧，其帧头和帧尾都是一样的，只是MAC帧载荷有差别，通用MAC帧格式如表2所小。 表二通用MA#格式 网络层规范 网络层定义了它与应用层之间的接口 ,包括提供给应用层的数据服务接口 NLDE-SAP管理服务接口NLME-SAP，同时提供了网络层数据服务和网络层管理 服务。网络层主要负责拓扑结构的建立和网络的维护，具体的功能如下： (1) 初始化网络，即建立一个新的包含协调器、路由器和终端设备的网络 (2) 设备连接和断开时所采用的机制 (3) 对一跳邻居节点的发现和相关节点信息的存储 (4) ZigBee协调器和路由器为新加入节点分配短地址 （5）确保MAC正常工作，并且为应用层提供合适的服务接口 网络层帧结构包括网络层帧头（Network header, NHR和网络层载荷（Network payload,NPL）两部分，其中网络层帧头域由帧控制域、目的设备地址、源设备地址、广播半径和广播序列号等部分组成，通用网络帧的结构如表3所示。 表3通用网络层帧结构