ZigBee基础知识概要
zigbee面试知识
Zigbee面试知识1. 什么是Zigbee？Zigbee是一种低功耗、低数据传输速率、低成本的无线通信协议，它基于IEEE 802.15.4标准，并且适用于自组织和自愈网络。
它主要用于物联网领域，提供了一种简单的、低功耗的无线通信解决方案。
2. Zigbee的工作原理是什么？Zigbee采用了星形拓扑结构，包括一个协调器和多个终端设备。
协调器负责网络的管理和协调，而终端设备可以是传感器、执行器或其他类型的设备。
Zigbee 网络中的设备可以通过无线信道进行通信，传输数据和命令。
3. Zigbee的特点是什么？•低功耗: Zigbee设备的功耗非常低，可以使用电池供电，并且在待机状态下仅消耗微功率。
•低数据传输速率: Zigbee的数据传输速率较低，适用于传输低带宽的数据，如传感器数据。
•自组织和自愈: Zigbee网络可以自动组织和修复，当有新的设备加入或者设备发生故障时，网络可以重新组织和修复，保证网络的稳定性。
•多设备互联: Zigbee网络支持多个设备之间的互联，设备可以通过无线信道进行通信和协作。
•低成本: Zigbee设备的制造成本相对较低，适用于大规模部署和广泛应用。
4. Zigbee的应用领域有哪些？Zigbee广泛应用于物联网领域，包括以下几个方面：•家庭自动化: Zigbee可以用于家庭自动化系统，如智能家居系统，可以控制灯光、电器等设备。
•工业自动化: Zigbee可以应用于工业自动化领域，用于监测和控制工业设备，提高生产效率和安全性。
•智能城市: Zigbee可以用于智能城市的建设，如智能交通系统、智能停车场等。
•健康医疗: Zigbee可以应用于健康医疗领域，如远程医疗、健康监测等。
•农业物联网: Zigbee可以用于农业物联网，监测和控制农作物的生长环境，提高农作物产量和质量。
5. Zigbee有哪些优点和缺点？优点：•低功耗: Zigbee设备的功耗非常低，适合长时间使用和电池供电的场景。
ZigBee基础知识
ZigBee基础知识一、ZigBee特点ZigBee技术就是一种新兴得短距离、低功耗、低成本、低数据传输率得无线通信技术。
它得主要特点如下:1)低功耗:在低功耗待机模式下,两节普通5号干电池可使用6~24个月。
2)低速率:数据传输速率只有10kb/s~ 250 kb/s,专注于低速数据传输应用。
3)低成本:因为ZigBee数据传输速率低,协议简单,降低了对通信控制器得要求,所以大大降低了成本。
4)短距离:传输距离一般介于10~100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到1~3km。
这指得就是相邻节点间得距离,如果通过路由与节点间通信得接力,传输距离将可以更远。
5)短时延:Zigbee得响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。
6)容量大:Zigbee可采用星状、簇状与网状网络结构,一个主节点可管理254个子节点,同时主节点还可由上一层网络节点管理,这样可组成65000多个节点。
7)安全:ZigBee提供了数据完整性检查与鉴权功能,采用AES-128加密算法,各个应用可灵活确定其安全属性。
8)工作频段灵活:使用得频段分别为全球得2、4GHz ISM频段(16个信道)、欧洲得868MHz频段(1个信道),以及美国得915MHz频段(10个信道),均为免执照频段。
二、ZigBee工作频率表1 ZigBee工作频率表三、ZigBee得设备类型ZigBee网络支持两种功能类型得网络节点:全功能器件(Full FunctionDevice, FFD)与精简功能器件(Reduce Function Device,RFD)。
全功能器件拥有完整得协议功能,在网络中可以作为协调器(Coordinator),路由器(Router)与普通节点(Device);而精简功能器件旨在实现最简单得协议功能而设计,只能作为普通节点存在于网络中。
全功能器件可以与精简功能器件或其她得全功能器件通信,而精简功能器件只能与全功能器件通信,精简功能器件之间不能直接通信。
zigbee基础知识笔记.docx
1. 基础知识 (1)1.1IEEE 地址 (1)1.2 簇 (2)1.3 Profile ID (4)1.4网络地址与端点号、节点 (4)1.5 PANID (5)1.6 zigbee设备 (5)2. 绑定机制 (7)2.1 描述符绑定 (7)2.2 设备绑定 (23)1.基础知识1.1IEEE 地址IEEE 地址是 64 位，在设备进入网络之前就分配好了的，应该在全球是唯一的，而网络地址是在网络建立后，设备加入网络时，它的父节点给它分配的，在设备通信时，首先由ieee地址找到设备的网络地址，然后根据网络地址实现设备之间的通信，这样可以减少帧头长度，多传有效数据通俗的说IEEE 地址相当于你的手机号（11 位的那个），短地址就相当于你们公司的小号(3 、4) 位，一个公司的互打电话就用小号噻。
假设你的手机号138xxxxx666 ，这个是唯一的，但你的小号，假设是 666，在你的公司网中是唯一的，但是在另一个网中，可能别人的小号也是666。
1.2 簇簇就是相当于端点房间里面的人，是接收最终的目标。
这东西是 2 个字节编号，在射频发送的时候，必须要指定接收模块的镞，发送模块不需要指定。
首先每一个端点可以看成是一个 1 个字节数字编号的开有一扇门的房间，数据最终的目标是进入到无线数据包指定的目标端点房间，而取无线数据这个相关的代码在任务事件处理函数里，TI 协议栈有那么多的任务事件处理函数，所以必须要指定在哪个任务事件处理函数来取这个无线数据包里面的有用数据。
端点就相当于一个房间的门牌号！！！SimonApp_epDesc.endPoint= 10;//SimonApp_ENDPOINT;此端点编号为10SimonApp_epDesc.task_id = &SimonApp_TaskID;和我们应用层任务挂钩完成了簇信息表的构建，因为簇信息封装在SimonApp_SimpleDesc 里面，这里面却只是起到一个信息表的作用！方便数据到来的时候查询相关信息表！const cId_t SimonApp_ClusterList[SimonApp_MAX_CLUSTERS] ={SimonApp_CLUSTERID};const SimpleDescriptionFormat_t SimonApp_SimpleDesc = {SimonApp_ENDPOINT,// int Endpoint;SimonApp_PROFID,//uint16 AppProfId[2];SimonApp_DEVICEID,//uint16 AppDeviceId[2];SimonApp_DEVICE_VERSION,//int AppDevVer:4;SimonApp_FLAGS,//int AppFlags:4;SimonApp_MAX_CLUSTERS,//byte AppNumInClusters;(cId_t*)SimonApp_ClusterList,//byte *pAppInClusterList;SimonApp_MAX_CLUSTERS,//byte AppNumInClusters;(cId_t*)SimonApp_ClusterList//byte *pAppInClusterList;};接收到数据以后，判断是属于哪一个端点、属于哪一个簇1.3 Profile ID这个是由Zigbee 组织来分配的应用ID 号，比如无线开关用0x0001 ，智能电表用ox0002，万用遥控器用0x0003 等等。
Zigbee知识点
第一章Zigbee概述1、Zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，主要用于近距离无线连接。
2、Zigbee的特点是功耗低、本钱低、时延短、网络容量大、可靠平安。
3、常见的Zigbee芯片有CC243X系列、MC1322X系列和CC253X系列。
4、常见的Zigbee协议栈有非开源〔msstatePAN〕协议栈、开源〔freakz〕协议栈和半开源(Zstack)协议栈。
5、Zigbee软件开发平台包括IAR、Zigbee Sniffer、物理地址修改软件以及其它辅助软件。
6、Zigbee硬件开发平台采用Altium Designer进展设计。
7、简述Zigbee的定义。
答：Zigbee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低本钱的双向无线通讯技术。
主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间，进展数据传输〔包括典型的周期性数据、间歇性数据和低反响时间数据〕的应用。
〔Zigbee的根底是IEEE802.15.4，但是IEEE802.15.4仅处理低级的MAC〔媒体接入控制协议〕层和物理层协议，Zigbee联盟对网络层协议和应用层进展了标准化。
〕8、简述无线传感器网络与Zigbee之间的关系。
答：从协议标准来讲：目前大多数无线传感器网络的物理层和MAC层都采用IEEE802.15.4协议标准。
IEEE802.15.4描述了低速率无线个人局域网的物理层和媒体接入控制协议〔MAC 层〕，属于IEEE802.15.4工作组。
而Zigbee技术是基于IEEE802.15.4标准的无线技术。
从应用上来讲：Zigbee适用于通信数据量不大，数据传输速率相对较低，本钱较低的便携或移动设备。
这些设备只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另外一个传感器，并能实现传感器之间的组网，实现无线传感器网络分布式、自组织和低功耗的特点。
9、Zigbee技术特点：低功耗、低本钱、大容量、可靠、时延短、灵活的网络拓扑构造。
Zigbee知识点
第一章Zigbee概述1、Zigbee就是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术,主要用于近距离无线连接。
2、Zigbee的特点就是功耗低、成本低、时延短、网络容量大、可靠安全。
3、常见的Zigbee芯片有CC243X系列、MC1322X系列与CC253X系列。
4、常见的Zigbee协议栈有非开源(msstatePAN)协议栈、开源(freakz)协议栈与半开源(Zstack)协议栈。
5、Zigbee软件开发平台包括IAR、Zigbee Sniffer、物理地址修改软件以及其它辅助软件。
6、Zigbee硬件开发平台采用Altium Designer进行设计。
7、简述Zigbee的定义。
答:Zigbee就是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通讯技术。
主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间,进行数据传输(包括典型的周期性数据、间歇性数据与低反应时间数据)的应用。
( Zigbee的基础就是IEEE802、15、4,但就是IEEE802、15、4仅处理低级的MAC(媒体接入控制协议)层与物理层协议,Zigbee联盟对网络层协议与应用层进行了标准化。
)8、简述无线传感器网络与Zigbee之间的关系。
答:从协议标准来讲:目前大多数无线传感器网络的物理层与MAC层都采用IEEE802、15、4协议标准。
IEEE802、15、4描述了低速率无线个人局域网的物理层与媒体接入控制协议(MAC层),属于IEEE802、15、4工作组。
而Zigbee技术就是基于IEEE802、15、4标准的无线技术。
从应用上来讲:Zigbee适用于通信数据量不大,数据传输速率相对较低,成本较低的便携或移动设备。
这些设备只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另外一个传感器,并能实现传感器之间的组网,实现无线传感器网络分布式、自组织与低功耗的特点。
9、Zigbee技术特点:低功耗、低成本、大容量、可靠、时延短、灵活的网络拓扑结构。
ZigBee基本知识
ZigBee的主要特性
• 可靠的数据传输 ZigBee的媒体接入层采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection))接入算法，避开发送数据的竞 争和冲突。 • 大容量的网络 网络可容纳65000个设备。
ZigBee的主要特性
精简功能设备
• RFD只能传送信息给FFD或从FFD接收信 息。 • 附带有限的功能来控制成本和复杂性。 • 在网络中通常用作终端设备。 • RFD由于省掉了内存和其它电路，降低 了部件的成本。
ZigBee网络设备比较
ZigBee适合传输数据类型
• 周期性数据： 传感器数据、水电气表数 据、仪器仪表数据。 • 间段性数据：工业控制命令、远程网络 控制、家用电器控制 。 • 反复性低反应时间数据：如鼠标键盘数 据、 操作杆的数据。
读书遇到的问题
1. 精简功能设备是否可以直接与全功能设 备连接？ 2. ZigBee具备的频率变换是怎样改变频率 的? 3. CSMA/CA算法与CSMA/CD有什么实质 行的区别 4. ZigBee的处理增益是怎么回事，为什么 处理增益越大，其抗干扰能力越强
ZigBee的应用
• • • • • 智能家居 工业应用 智能交通 智能建筑 医院应用
智能家居
工业应用
智能交通
智能建筑
医院应用
服务原语
• 服务原语是一个抽象概念。它仅仅指定 了实现特定的服务需要传递的信息，而 与实现服务的具体方式无关。 • 一个服务包括一个和多个服务原语，原 语中的参数用来传递提供服务所要求的 信息。
ZIGBEE是什么技术
• ZigBee 是一种新兴的短距离无线通信技 术，是由英国Invevsys公司，日本三菱电 气公司以及美国摩托罗拉等公司在2002 年共同提出设计研究的。 • 其技术命名来自对蜜蜂采蜜过程的观察。 • ZigBee 采取了 IEEE 802.15.4强有力的无 线物理层所规定的全部优点 。增加了逻 辑网络、网络安全和应用层。
Zigbee概述
第1节Zigbee的产生与发展2000年12月IEEE成立了IEEE802.15.4工作组。
这个工作组将致力于定义一种提供廉价的固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、低成本、低功耗、低速率的无线技术。
ZigBee正是这种技术的商业化命名，在中国被译为"紫蜂",它与蓝牙相类似。
这个名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息。
简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
2002年8月，ZigBee Alliance成立，由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。
Zigbee联盟负责制定网络及上层协议。
同时，IEEE802.15.4标准也引起了其他标准化组织的注意力，比如IEEE1451工作组正在考虑在IEEE802.15.4标准基础上实现无线传感网络。
第2节Zigbee的功能及其特点ZigBee技术是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术。
它是为低速率控制网络设计的标准无线网络协议，依据 IEEE802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通讯。
这些传感器只需要很少的能量，就能以接力的方式通过无线电波将数据从一个节点传到另一个节点，从而实现在全球2.4GHz免费频带范围内的高效、低速率的通讯功能。
而zigBee设备则具有能量检测和链路质量指示的功能，并采用了碰撞避免机制，以避免发送数据时产生数据冲突。
在网络安全方面，ZigBee设备采用了密钥长度为128位的加密算法，对所传输的数据信息进行加密处理，从而保证了数据传输时的高可靠性和安全性。
到目前为止，ZigBee技术在国外己经在家庭网络、控制网络和手机移动终端等领域有了一定的应用，但是现在由zigBee技术构成的网络都仅限于无线个域网拓扑结构，每个接入点所能接纳的传感器的节点数远远低于协议所规定的节点数，为了达到传感器网络密集覆盖的目的，就必须进行复杂的组网，这不但增加了网络的复杂性，而且还增加了网络整体的功耗和成本，传感器节点的寿命也将降低。
Zigbee知识点
四、Zigbee的网络拓扑和设备类型
1、协调器的功能特点：
• 选择一个频道和PAN ID，组建网络
•行路由 • 必须常供电，不能进入睡眠模式 • 可以为睡眠的终端节点保留数据，至其唤醒后获取 注： 协调器在选择频道和PAN ID组建网络后，其功能将相当于一个路由器。
国际IEEE组织分配，在芯片出厂时已经写入，并且不能修改。 16位短地址是在设备加入一个Zigbee网络时分配的，它只在整个网络中唯一， 用于网络内数据收发时的地址识别。 因网络结构的变化会发生改变，短地址有时并不稳定，所以在某些情况下必
须以IEEE地址作为通讯的目标地址，以保证数据有效送达。
2、地址分配方法
• 每个PAN都有一个独立的ID，即为PAN ID。
• 整个个域网中的所有设备共享同一个PAN ID。
• Zigbee设备的PAN ID可以通过程序预先指定，也可以在设备运行期间自动 加入到附近的一个PAN中。
五、寻址
1、Zigbee设备的地址类型
16位短地址和64位IEEE地址
64位地址是全球唯一的地址，在设备的整个生命周期内都将保持不同，它由
长地址进行寻址。 • 具体路由关系由协调器/路由器进行维护、查找。
2、广播 广播方式下数据由一个设备发送至整个网络的所有设备，其目标短地址使用以 下几种： • 0xFFFF：广播数据发送至所有设备，包括睡眠节点
• 0xFFFD：广播数据发送至正在睡眠的所有设备
• 0xFFFC：广播数据发送至有所协调器和路由器 广播是以一种中继级联的方式传输，如下所示： A----> B ----> C 由于距离关系，A无法直接发送给C，只能向广播给B，然后再由B广播给C。
• 不能允许其它设备加入
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Contents
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ZigBee简介
ZigBee发展历史
ZigBee介绍
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ZigBee技术应用案例
ZigBee小结
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ZigBee简介 ZigBee这个字源于蜜蜂群发现食物源的时候，通 过跳“之”字形的舞蹈（Zig舞）在同伴中传递信 息，以到达彼此沟通讯息的目的，故以此做新一 代无线通讯技术的命名。
2. ZigBee协议 协议，标准也！ZigBee协议即ZigBee标准体系。主要指ZigBee的软件部分 3. ZigBee技术 ZigBee是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。主要指 ZigBee的硬件部 分
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ZigBee技术特点
低速率：数据传输速率只有20~250kb/s，分别提供250kb/s(2.4GHz)， 40kb/s(915MHz)和20kb/s(868MHz)的原始数据吞吐率,满足低速率的传输数据 的应用需求。 低功耗：在低功耗待机模式下，2节普通5号电池可使用6~24月，这也是 ZigBee的支持者一直引以为豪的独特优势。 低成本：因为ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本；并 且ZigBee协议免收专利费。ZigBee网络节点模块一般在1000元以下，而主要 使用的网络子节点价格可降到100元以下。 容量大：ZigBee网络可由一个节点管理若干子节点，最多一个节点可以管理 254个子节点，同时该节点还可由上一层网络节点管理，可组成65000个节点 的大型网络 时延短：ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠状态转入工作状态只需15ms， 节点连接进入网络只需要30ms。相对而言，蓝牙需要3~10s，WiFi需要3s。 这样一方面节省了能量消耗，另一方面更适用于对时延敏感的场合，例如一 些应用在工业上的传感器就需要以毫秒的速度获取信息，以及安装在厨房内 的烟雾探测器也需要在尽量短的时间内获取信息并传输给网络控制者，从而 阻止火灾的发生。
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应用层
网络层 数据链路层DLL 媒体接入控制层MAC 物理层PHY
ZigBee联盟 IEEE802.15.4
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ZigBee协议层作用
物理层
MAC层
网络/安全层
支持/应用层
作用：
物理层是协议的 最底层，承付着 和外界直接作用 的任务。 主要目的：控制 RF收发器工作
作用：
负责设备间无 线数据链路的 建立、维护和 结束确认模式 的数据传送和 接收。
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作用：
建立新网络， 保证数据的传 输。对数据进 行加密，保证 数据的完整性
作用：
应用支持层根据 服务和需求使多 个器件之间进行 通信。 应用层主要根据 具体应用由用户 开发。
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ZigBee含义
ZigBee三种含义：
这三种含义是三位一体的关系，联盟是协议和技术的主要开发者；协议犹如社会 法律、交通的规则，联盟和技术都要遵守；技术是联盟的和协议的载体和具体表现。 总而言之：三者是一个整体的三个方面。 1. ZigBee联盟 ZigBee联盟2002年成立，现超过300多个成员单位。 联盟使命：为可靠，低价、低功率无线联网的监控产品建立开放的全球标准。 联盟目标：通过给日常设备注入无线能力和智能，简化使用，极大的提供灵活性和移 动性。 联盟工作：（1）制定网络层、安全和应用层标准（网络七层OSI模型要熟记） （2）提供互操作和兼容性测试规范 （3）推广ZigBee品牌，提升市场感知度 （4）技术演进
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ZigBee技术特点
近距离：传输范围一般介于10~100m之间，能覆盖普通的 家庭和办公场所，在增加RF发射功率后，可增加到 1~3KM。 安全高：ZigBee提供了三级安全模式，保证安全性。 可靠：采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信 业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。 MAC层采用了完全确认的数据传输模式, 每个发送的数据 包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问 题可进行重发。
ZigBee技术是一种结构简单、低成本、低功耗、 低速率和可靠性高的短距离无线通信新技术。 ZigBee的网络标准由IEEE 802.15工作组负责制定， 被称作802.15.4(ZigBee)技术标准。
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ZigBee简介
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ZigBee发展历史
近年来，各种无线通信技术迅猛发展，极大的提高了人们 的工作效率和生活质量。然而，在日常生活中，我们仍然 被各种电缆所束缚，我们思考能否在近距离范围内实现各 种设备之间的无线通信? 纵观目前发展较成熟的无线通信技术，这些技术比较复杂， 耗费资源多，成本较高，并不适用于短距离无线通信的场 合。1999年蓝牙技术走向应用，但因芯片价格高，功耗高， 协议较复杂，厂商支持力度不够，传输距离限制以及抗干 扰能力差等特点而发展缓慢，蓝牙技术不适用于要求低成 本、低功耗的工业控制和家庭网络。低功耗、低成本的无 线网络需求促使ZigBee应运而生。
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ห้องสมุดไป่ตู้
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ZigBee发展历史
2000年12月IEEE(美国电子和电气工程师协会)成立了802.15.4工作组，致 力于开发低成本、低功耗和低速率的无线连接技术。 2001年8月，美国发起成立ZigBee联盟，他们提出的ZigBee技术被确认为 IEEE 802.15.4标准。 2003年5月，IEEE 802.15.4标准获得通过。 目前ZigBee联盟在全球有300多个成员公司(包括日本三菱电气公司、美 国摩托罗拉公司、荷兰飞利浦半导体公司、我国华为公司等)。
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ZigBee与802.15.4标准 ZigBee是IEEE 802.15.4的扩展。 ZigBee不仅只是 802.15.4的名字， IEEE仅处理低级MAC 层和物理层协议， ZigBee联盟对其网络 层协议和API进行标准 化。 ZigBee联盟还开发了 安全层。