ZigBee星型组网实验
ZigBee星状网络的开发
ZStack协议栈开发
3-5 ZigBee星状网络的开发
目录 Contents
ZigBee星状网络的开发介绍 开发内容：星状网络 开发步骤 开发小结
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ZigBee星状网络的开发
20:26 / 3
开发内容：星状网络
本项目的目标是将ZigBee网络配置成星状网络，先启动协调器，由协调器进行组网 操作，路由节点和终端节点在启动后进行入网操作，成功加入ZigBee网络后路由节 点和终端节点周期性地将自己的节点信息以及父节点的短地址封装成网络信息包发 送给协调器（也称为汇聚节点或Sink节点），协调器接收到网络信息包后通过串口 发送给PC，通过PC上的ZigBee Sensor Monitor程序查看组网情况。图3.28星状网络 的数据流。
图3.28 星状网络的数据流
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开发内容：星状网络
在本项目中，路由节点和终端节点每隔2 s向协调器发送自己的网络信息包，下面 分别对终端节点、路由节点和协调器的关键代码进行解析。
1．终端节点和路由节点的关键代码
根据本项目的设计，终端节点和路由节点在加入ZigBee网络后，每隔一段时间上 报自己的网络信息包，因此终端节点和路由节点的任务事件是一样的。由3.2节可知， ZStack协议栈成功启动后设置了一个定时器，当定时器事件发生后就会触发 MY_REPORT_EVT事件，触发MY_REPORT_EVT事件的函数入口为MPRouter.c文件 （或MPEndPont.c文件）中的zb_HandleOsalEvent()函数，在该函数中实现了事件的 处理过程，代码如下
实验1.1 ZigBee星型组网实验
图一-3 返回数据
5. 将各节点的物理地址写入“ZigBee基础实验平台软件”的配置文件 commConfig_user.xml，例如如下所示，保存配置文件并重启实验平台软件。 <TestMac>FF FF FF FF FF FF FF 01,FF FF FF FF FF FF FF 02,FF FF FF FF FF FF FF 03</TestMac> 6. 打开ZigBee协调器，然后，依次打开传感控制节点，依次加入协调器所建立的 ZigBee网络，生成简单的星型网络拓扑结构，如图一-4所示。
实验一 ZigBee星型组网实验
上海企想信息技术有ຫໍສະໝຸດ 公司（一）实验目的 了解ZigBee星型网络通信原理及相关技术 了解ZigBee星型网络组建的基本过程和方法 （二）实验设备 1个ZigBee协调器、多个ZigBee终端节点 操作台：提供电源、PC、USB口、RS232串口、RJ45以太口，以及多种传 感器和输入输出控制器件 软件：ZigBee基础实验平台软件 （三）实验内容 利用1个ZigBee协调器、多个传感控制节点组建一个简单的星型网络，并 观察射频顶板上LED指示灯的变化。 利用上位机软件，查看生成的网络拓扑。
图一-4 ZigBee网络节点图与络拓扑
（四）实验过程
1. 将ZigBee协调器通过串口与上位机连接 2. 运行上位机软件“ZigBee基础实验平台软件”，选择相应的串口，并打开 串口。如图一-1打开串口所示。
图一-1打开串口
图一-1打开串口
3. 查看参数配置，串口参数设置如图一-2所示。
图一-2 串口配置参
4. 打开“串口调试工具”，将ZigBee协调器上电，当射频顶板上红灯亮起时， 依次打开ZigBee终端节点，当节点射频顶板上绿灯亮起时，表示节点已成功加入 网络。此时查看工具窗口，如图一-3所示。
现代通信技术实验——ZigBee星状网络实验
现代通信技术试验报告（一）ZigBee星状网络实验学院：计算机学院班级：24010107班学号：2012040101330姓名：赵堃日期：2015.05.13ZigBee星状网络实验一、【实验目的】1. 了解ZigBee 星状网络结构；2. 掌握构建星状网络的方法。
二、【实验设备】1. 装有IAR 开发工具的PC 机一台；2. 下载器一个；3. 物联网多网技术综合教学开发设计平台一套。
三、【实验要求】1. 编程要求：使用协议栈提供的API 函数编写应用程序；2. 实现功能：构建星状网络进行数据通信；3. 实验现象：协调器通信指示灯（D9）闪烁，其他节点通信指示灯（D9）熄灭，说明其他节点向协调器发送数据，星状网络构建成功。
四、【实验原理】通过设置网络中各个节点的网络拓扑参数为星型组网方式，使协调器建立一个ZigBee 网络，其他终端节点连接到网络时，直接以协调器节点作为父节点，构成星型网络拓扑结构。
并通过“ZigBee 调试助手”查看现象。
星状网络结构图示例如下：图1-星状网络结构图五、【程序流程图】图2-ZigBee星状网络实验节点流程图六、【实验步骤】1.将调试器连接到实验箱的调试口；2.打开协议栈工程文件；3.打开工程目录下 NWK 中的 nwk_globals.h 文件，看到网络拓扑形状是由如图 3 所示的“NWK_MODE_STAR”（星型网）、“NWK_MODE_TREE”（树状网）、“NWK_MODE_MESH”（网状网）3 个宏定义作为网络参数确定的。
图3-协议栈中ZigBee网络模式参数宏定义4.按照图 4 修改 ZigBee 节点组网的网络拓扑结构参数，将图示部分修改为“NWK_MODE_STAR”即规定了网络的拓扑结构为星型连接方式。
图4-修改网络拓扑为星型网5. 使用实验箱上的旋钮选中协调器节点，然后编译协调器的代码，然后点击下载图标，如图 5 所示:图5-下载协调器节点程序6.下载完成后，点击图 6 所示的调试界面的“全速运行”，再点击“退出调试”。
Zigbee组网实验报告
Zigbee组网实验一．实验目的1.了解zigbee网络2.掌握zigbee节点程序下载方式3.掌握如何组建zigbee星状网络二．实验意义通过实验了解zibee网络的特点，体会其组网及通信过程三．实验环境PC机一台(内安装IAR环境)智能网关一个ZigBee节点ZigBee仿真器一套四．实验原理每一个星状网络中只有一个协调器，当协调器被激活后，它就会建立一个自己的网络。
其它位于协调器附近的zigbee节点，如果与该协调器处于同一信道，则会自动加入到该网络当中。
五．实验步骤一、认识实验设备以及下载设备连接连接线路如图所示：二、Zigbee网络组建1、协调器下载协调器在本套智能家居系统中担任信息收集与传输的工作，它和每个ZigBee模块进行无线通讯，并将信息传送给智能网关，同时也将网关的控制指令发送给各个模块。
我们首先将一个ZigBee模块下载成协调器，具体步骤如下：（1）打开“\实验程序\协调器\Projects\zstack\Samples\collector SimpleApp 1.25\ CC2430DB\SimpleApp.eww”。
如图1-6所示：（2）不同的实验小组选择自己所分配的信道。
点击左侧的文件导航栏，找到tools文件夹，打开其中的文件f8wConfig.cfg，找到自己小组的信道，将行的注释去掉，并且确认其他各个信道代码均为注释状态。
更改完信道之后，在菜单栏中选择Project\Rebuild All进行编译，编译完成后生成的HEX 文件保存在\实验程序\协调器\Projects\zstack\Samples\collectorSimpleApp1.25\CC2430DB\SimpleCollectorEB\Exe 中。
（3）更改完信道之后，在菜单栏中选择Project\Rebuild All进行编译，编译完成后生成的HEX文件保存在\实验程序\协调器\Projects\zstack\Samples\collectorSimpleApp1.25\CC2430DB\SimpleCollec torEB\Exe中；（4）打开smartRF下载软件，如图所示，按照图将下载设备的各个线连接好，之后按一下下载器（也就是白色盒子）上面的黑色按钮，则下载界面中将会识别到要与下载器相连接的zigbee模块芯片，如图所示，对相关条件进行勾选；2.其它zigbee终端节点的下载Zigbee终端节点在上电后自动加入到处于同一信道的zigbee协调器所组建的zigbee网络当中。
zigbee组网实验报告
zigbee组网实验报告
《Zigbee组网实验报告》
近年来，随着物联网技术的迅猛发展，各种无线传感器网络的研究和应用也日
益受到关注。
其中，Zigbee作为一种低功耗、低成本的无线传感器网络技术，
被广泛应用于智能家居、工业自动化、农业监测等领域。
为了更好地了解Zigbee组网技术的性能和应用，我们进行了一系列的实验。
首先，我们搭建了一个小型的Zigbee传感器网络，包括一个协调器和若干个终端节点。
通过Zigbee协议栈的支持，我们成功实现了这些节点之间的通信和数据传输。
在实验过程中，我们发现Zigbee组网具有较高的稳定性和可靠性，即使在复杂的环境中也能够保持良好的通信质量。
其次，我们对Zigbee组网的能耗进行了测试。
结果显示，由于Zigbee采用了
低功耗的通信方式，因此整个传感器网络的能耗非常低，能够满足长期监测和
控制的需求。
这使得Zigbee成为了很多物联网应用的首选技术之一。
另外，我们还对Zigbee组网的网络拓扑结构进行了研究。
通过改变节点之间的布局和距离，我们发现Zigbee能够自动调整网络拓扑结构，保持良好的网络覆盖和通信质量。
这为实际应用中的网络规划和优化提供了重要的参考。
总的来说，我们的实验结果表明，Zigbee组网技术具有很好的性能和应用前景。
它不仅在能耗方面表现优异，而且在通信稳定性和网络拓扑结构方面也具有很
强的适应能力。
我们相信，在未来的物联网应用中，Zigbee将会发挥越来越重
要的作用。
希望我们的实验报告能够为相关研究和应用提供一定的参考和借鉴。
zigbee组网实验报告
zigbee组网实验报告ZigBee组网实验报告引言：ZigBee是一种低功耗、低速率、低成本的无线通信技术，被广泛应用于物联网领域。
本实验旨在通过搭建ZigBee网络，探索其组网原理和应用。
一、实验背景随着物联网的快速发展，各种智能设备的出现使得人们的生活更加便捷和智能化。
而ZigBee作为一种独特的无线通信技术，具有低功耗、低成本和可靠性强的特点，成为物联网领域的重要组成部分。
二、实验目的1.了解ZigBee组网的基本原理和拓扑结构；2.搭建ZigBee网络，实现设备之间的通信；3.探索ZigBee在物联网领域的应用。
三、实验步骤1.准备工作在实验开始前，需要准备一些硬件设备，包括ZigBee模块、开发板、传感器等。
同时，还需要安装相应的软件开发环境。
2.搭建ZigBee网络首先，将ZigBee模块插入开发板，连接电源并进行初始化设置。
然后，通过软件开发环境，配置网络参数，包括网络ID、信道等。
接下来，将各个设备逐一加入网络，形成一个完整的ZigBee网络。
3.通信测试完成网络搭建后，进行通信测试。
通过发送指令或传感器数据，验证设备之间的通信是否正常。
同时，还可以进行数据传输速率测试，评估网络的性能。
四、实验结果与分析经过实验，成功搭建了一个ZigBee网络，并实现了设备之间的通信。
通过测试发现，ZigBee网络具有较低的功耗和较高的可靠性，适用于物联网领域的各种应用场景。
五、实验总结ZigBee作为一种重要的无线通信技术，具有广泛的应用前景。
通过本次实验，我们深入了解了ZigBee组网的原理和应用，并通过实际操作掌握了搭建ZigBee网络的方法。
这对我们进一步研究和应用物联网技术具有重要意义。
六、展望在未来，随着物联网的不断发展，ZigBee网络将在更多的领域得到应用。
例如智能家居、智能医疗、智能交通等，ZigBee技术将为这些领域带来更多的便利和创新。
结语：通过本次实验，我们对ZigBee组网技术有了更深入的了解，并体验了其在物联网领域的应用。
ZigBee网络设置基础实验
一、实验目的1、学习和掌握IAR软件的安装。
2、学习和掌握ZigBee协议栈在IAR软件开发环境中的应用。
二、实验设备（1）硬件设备● PC机一台；● CC2530-DEBUG仿真器一台；● ZigBee通信模块（插接在传感器模块的ZigBee通信模块）；● ZigBee协调器（插接在嵌入式网关或PC机上的ZigBee通信模块）。
（2）软件工具● IAR Embedded Workbench Evaluation for 8051 8.10版；● PL2303-USB转串口驱动程序；●串口调试软件4.5。
三、实验原理及关键知识点3.1 ZigBee网络设备ZigBee网络有三种逻辑设备类型，即协调器(Coordinator)、路由器(Router)和终端设备(End-device)。
一般情况下一个ZigBee网络由一个协调器节点、若干个路由器节点和若干个终端节点组成（星形网络拓扑结构除外）。
（1）协调器（Coordinator）协调器的作用是创建和维护ZigBee网络，也是形成网络的第一个设备。
ZigBee网络中的协调器与路由器和终端的硬件电路并无区别，只是其软件设置有所不同。
协调器的设置内容包含网络拓扑结构、信道和网络标识（即网络号PAN ID），也可使用默认值而省略设置，然后开始启动这个网络（各个节点上电即为启动）。
一旦启动网络，在与协调器的有效通信距离范围内且设置为相同网络标识和信道的路由器和终端就会自动加入这个网路。
注意:协调器的主要作用是建立和设置网络。
网络一旦建立完成，该协调器的作用就与路由器节点相同，甚可以退出着这个网络（仅限于树形和网形网络）。
（2）路由器（Router）路由器是在网络中起支持关联设备的作用，实现其它节点的消息转发功能。
ZigBee的树形网络和网形网络可有多个ZigBee路由器，ZigBee的星形网络不支持路由器。
路由器功能如下：i) 使其子树中的设备（路由器或终端）加入这个网络；ii) 路由；iii)辅助其子树终端的通信。
zigbee实验
无线传感网络设计-----基于手机（联想a698t）计算机科学与技术1205班0911120513孙斌1.手机中所包括的终端设备及传感器:手机操作系统为Android OS 4.0网络连接GSM/TD-SCDMA/GPRS/EDGE支持频段：2G：GSM 900/1800/1900 3G：TD-SCDMA 2010-2025MHz支持WAPI兼容WIFI(802.11n)电容触摸屏摄像头传感器类型为CMOS支持重力传感器支持光线传感器支持距离传感器电容触摸屏2.家庭环境智能监测系统设计家庭环境智能监测系统是智能家居系统中至关重要的一部分,一般包括温度、湿度、光线、火灾,.有毒气体等的监测。
通过获得的这些对象信息,用户可以多种方式感知家庭内部的环境信息并且对家庭进行相应的处理和控制。
当采集到的光强数据低于设定值时,用户可以通过软件调节灯光的强弱;当感知到的温度高于或低于人的舒适温度时,系统自动打空调;当家庭环境的湿度过低时,管理中心控制加湿器的打开;当家庭煤气发生泄漏或发火灾时候,烟雾传感器将感知数据发送给用户,实施报警。
家庭环境智能监测为用户提供了可靠、完善的居所环境信息,使得人们的生活更加舒适、高效、安全。
本系统设计特点如下:(1)提供全面的家庭环境真实信息,保证了家庭内部的安全。
(2)据弃了有线家庭环境监测系统铺设成本高,扩展性和维护性差的缺点。
(3)不受地理和空间限制,只要在网络覆盖范围内,就可以通过手机随时掌握家庭环境的最新信息。
图1家庭环境智能监测系统结构如图1所示,由家庭内部网络、家庭网关和外部网络三部分组成,各自功能如下:(1)家庭内部网络采用ZigBee无线技术实现内部网络的组建。
网络中主节点举起网络后,传感器节点以关联方式加入ZigBee网络,在每个传感器节点上都搭载了温度、湿度、光强和烟雾传感器以及LED灯。
传感器节点将特定环境对象的数值发送到主节点,同时传感器节点接收由主节点发来的灯光控制命令。
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简单ZigBee星型组网实验
【实验目的】
了解ZigBee星型网络通信原理及相关技术
【实验内容】
利用1个ZigBee协调器、多个传感控制节点组建一个简单的星型网络，并观察射频顶板上LED指示灯的变化，利用上位机软件，查看生成的网络拓扑。
ZigBee相关基础知识
1、ZigBee信道
IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和868/915MHz物理层。
两者均基于直接序列扩频（DirectSequenceSpread Spectrum，DSSS）技术。
ZigBee使用了3个频段，定义了27个物理信道，其中868MHz频段定义了一个信道；915MHz 频段附近定义了10个信道，信道间隔为2MHz；2.4GHz频段定义了16个信道，信道间隔为5MHz。
2、ZigBee的PANID
PANID其全称是Personal Area Network ID，网络的ID（即网络标识符），是针对一个或多个应用的网络，用于区分不同的ZigBee网络，所有节点的PANID唯一，一个网络只有一个PANID，它是由协调器生成的，PANID是可选配置项，用来控制ZigBee路由器和终端节点要加入那个网络。
PANID是一个32位标识，范围为0x0000～0xFFFF。
3、ZigBee物理地址
ZigBee 设备有两种类型的地址：物理地址和网络地址。
物理地址是一个64 位IEEE 地址，即MAC 地址，通常也称为长地址。
64 位地址是全球唯一的地址，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置。
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，通常也称为短地址。
它在网络中是唯一的，用来在网络中鉴别设备和发送数据，当然不同的网络16位短地址可能相同的。
ZigBee设备类型
ZigBee设备类型有三种：协调器、路由器和终端节点。
ZigBee协调器（Coordinator）
它是整个网络的核心，是ZigBee网络的第一个开始的设备，它选择一个信道和网络标识符（PANID），建立网络，并且对加入的节点进行管理和访问，对整个无线网络进行维护。
在同一个ZigBee网络中，只允许一个协调器工作，当然它也是不可缺的设备。
如错误！未找到引用源。
所示为ZigBee协调器。
ZigBee路由器（Router）
ZigBee路由节点，它的作用是提供路由信息。
ZigBee 终端节点（End-Device）
ZigBee终端节点，它有没有路由功能，完成的是整个网络的终端任务。
ZigBee网络的形成
首先，由Zigbee协调器建立一个新的Zigbee网络。
一开始，Zigbee协调器会在允许的通道内搜索其它的Zigbee协调器。
并基于每个允许通道中所检测到的通道能量及网络号，选择唯一的16位PAN ID，建立自己的网络。
一旦一个新网络被建立，Zigbee路由器与终端设备就可以加入到网络中了。
网络形成后，可能会出现网络重叠及PAN ID冲突的现象。
协调器可以初始化PAN ID冲突解决程序，改变一个协调器的PAN ID 与信道，同时相应修改其所有的子设备。
通常，Zigbee设备会将网络中其它节点信息存储在一个非易失性的存储空间-邻居表中。
加电后，若子节点曾加入过网络，则该设备会执行孤儿通知程序来锁定先前加入的网络。
接收到孤儿通知的设备检查它的邻居表，并确定设备是否是它的子节点，若是，设备会通知子节点它在网络中的位置，否则子节点将作为一个新设备来加入网络。
而后，子节点将产生一个潜在双亲表，并尽量以合适的深度加入到现存的网络中。
通常，设备检测通道能量所花费的时间与每个通道可利用的网络可通过ScanDuration扫描持续参数来确定，一般设备要花费1分钟的时间来执行一个扫描请求，对于Zigbee路由器与终端设备来说，只需要执行一次扫描即可确定加入的网络。
而协调器则需要扫描两次，一次采样通道能量，另一次则用于确定存在的网络。
Z i g B e e的星形网络或簇树网络存在对单点故障具有高敏感度，不可靠性等缺陷，而Z i g B e e 网状网技术采用的是网状网络架构，提供了多条路径，具有自动“ R o u t i n g ”功能，是一种低功率的多级跳点系统．与传统的点到点网络相比， Z i g B e e 网状网技术表现出明显的优势，为网络用户提供了更大的覆盖范围、更高的吞吐率和更好的故障恢复性，将有很大的应用前景．
Zigbee技术特点
zigbee技术是近期发展起来的一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、
低成本的双向无线通信技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案，主要用于近距离无线连接．I E E E无线个人区域网( P A N) 2 E 作组的IEEE802.15.4 - 技术标准是 Z i g B e e 技术的基础． I E E E 8 0 2.1 5.4工作组主要负责制定物理层、媒体访问控制层( MA C ) 和链路层的标准，而 Z i g b e e 联盟负责其网络层、应用会聚层和高层应用规范( A P I ) 的制定，整个协议架构如图 1 所示
Z i g B e e 采用直接序列扩频( D S S S ) 技术，可工作在 2 ． 4 G Hz ( 全球流行) 、工业科学医疗( I S M) 频段 8 6 8 MHz( 欧洲流行) 和 9 1 5 M
Hz ( 美国流行) 这三个频段上．并在这三个频段上分别具有2 5 0 k b p s、2 0 一 k b p s 和4 0 k b p s 的最高数据传输速率，满足低速率传输数据的应用需求．它的传输距离一般介于 1 0～ 1 0 0 m之间，但也可以更大，实际的传输距离依据发射功率的大小和应用模式而定．而这个传输距离已经完全满足家庭和办公环境的应用需求．
技术优势
Z i g B e e 最显著的技术特性是它的低功耗和低成本．在低耗电待机模式下，2节 5号干电池可支持Z i g b e e 的 1 个节点工作 6 -2 4个月，甚至更长，免去了充电或者频繁更换电池的麻烦．相比较，蓝牙只能工作数周、 Wi F i 只可工作数小时．另外，由于Z i g B e e 数据传输速率低，模块集成度高，协议简单，所以大大降低了成本，而且 Z i g B e e 是免协议专利费的．除此之外， Z i g B e e 还具有时延短、安全性能高等特性：针对时延敏感的应用做了优化，一般从睡眠转入工作状态只需 1 5 ms ，节点连接进入网络只需 3 0 ms ，进一步节省了电能．相比较，蓝牙需要 3 ～1 0 s ， Wi F i 需要 3 s ；提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单( A C L ) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准( A F s一1 2 8 ) 的对称密码，以灵活确定其安全属性
应用
基于Zigbee技术的传感器网络应用非常广泛，可以帮助人们更好地实现生活梦想。
Zigbee技术应用在数字家庭中，可使人们随时了解家里的电子设备状态，并可用于对家中病人的监控，观察病人状态是否正常以便作出反应。
Zigbee传感器网络用于楼宇自动化可降低运营成本。
如：酒店里遍布空调供暖(HVAC)设备，如果在每台空调设备上都加上一个ZigBee节点，就能对这些空调系统进行实时控制，节约能源消耗。
此外，通过在手机上集成Zigbee芯片，可将手机作为Zigbee 传感器网络的网关，实现对智能家庭的自动化控制、进行移动商务（利用手机购物）等诸多功能。
据BobHeile介绍，目前意大利TIM移动公司已经推出了基于Zigbee技术的Z-sim卡，用于移动电话与电视机顶盒、计算机、家用电器之间的通信及停车场收费等。
4 结语
与传统的固定基础设施无线网络相比，zigbee网状网技术具有强大的功能，是一种特殊的、按接力方式传输的点对点的网络结构，网络可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能，其路由可自动建立和维护；为网络用户提供了更大的覆盖范围、更高的吞吐率和更好的故障恢复性．。