zigbee技术之点对点通信

任务1 Zigbee无线组网和点对点通信

一、任务：数据传输基本功能：两个Zigbee节点进行点对点通信，Zigbee节点1发送“Hello”字符串，发送成功，节点上发光二极管闪烁；Zigbee 节点2接收数据后，对接收数据进行判断，如果接收正确，则发光二级闪烁。

二、基础知识

Zigbee是物联网技术中应用最广泛的技术，相比WiFi、BlueTooth、GPS等技术。Zigbee 具有传输距离短、低速率、低成本、低功耗等特点。

1.短距离无线网络

短距离无线网络主要分为两类：

●无线局域网（WLAN,Wireless Local Area Network)

●无线个域网（WPAN,Wireless Personal Area Network)

无线局域网是有线局域网的扩展。一个无线局域网设备可以很容易地接入有线局域网。

无线个域网是为了在POS（Personal Operating Space)范围内提供一种高效节能的一种通信方法，其中POS是指以无线设备为中心的半径10米内的球形区域。

无线个域网按照传输速率不同，分为三种:

HR-WPAN、MR-WPAN、LR-WPAN

分别对应三种协议为：

WPAN 通信协议WPAN 通信协议WPAN 通信协议HR-WPAN 802.15.3 MR-WPAN BlueTooth LR-WPAN 802.15.4 2.Zigbee与IEEE802.15.4

在设计网络的软件架构时，一般采用的思想是，不同层负责不同的功能，数据只能在相邻层之间流动。例如，以太网分层模型是OSI七层参考模型：

应用层处理网络应用程序

表示层数据表示

会话层主机间通信

传输层端到端连接

网络层网络寻址和路由

数据链路层介质访问控制

物理层比特数据传输

Zigbee协议也是在OSI参考模型基础上，结合无线网络特点，使用分层思想实现。如图：

Zigbee协议分层模型

Zigbee事由Zigbee联盟指定的面向低速无线个人区域网络(LR-WPAN)的双向无线通信技术指标，其物理层和数据链路层使用IEEE802.15.4标准，网络层和应用层由Zigbee联盟定义。

采用分层思想有很多优点。例如，当网络协议的一部分发生改变时，可以很容易第对于此相关的几个层进行修改，其它层无需改变。

3.Zigbee特点

三、控制程序

1.协调器程序

/********************************************************************* Coordinator.c是协调器端的应用程序，如果接收到终端节点的应用程序向本

设备发送“Hello”消息，则让LED2闪烁。

*********************************************************************/

/*********************************************************************

* INCLUDES 包含文件

*/

#include "OSAL.h"

#include "AF.h"

#include "ZDApp.h"

#include "ZDObject.h"

#include "ZDProfile.h"

#include "Common.h"

#include "DebugTrace.h"

#if !defined( WIN32 )

#include "OnBoard.h"

#endif

/* HAL */

#include "hal_led.h"

/*********************************************************************

* GLOBAL V ARIABLES 全局变量

*/

// 应用程序使用到的簇ID，相当于子功能列表

const cId_t MyFirstApp_ClusterList[MyFirstApp_MAX_CLUSTERS] =

{

MyFirstApp_CLUSTERID

};

// 应用程序简单描述符

const SimpleDescriptionFormat_t MyFirstApp_SimpleDesc =

{

MyFirstApp_ENDPOINT, // int Endpoint;端点

MyFirstApp_PROFID, // uint16 AppProfId[2];

MyFirstApp_DEVICEID, // uint16 AppDeviceId[2];设备ID

MyFirstApp_DEVICE_VERSION, // int AppDevVer:4;设备版本号MyFirstApp_FLAGS, // int AppFlags:4;设备标记

MyFirstApp_MAX_CLUSTERS, // byte AppNumInClusters;输入簇个数(cId_t *)MyFirstApp_ClusterList, // byte *pAppInClusterList;输入簇列表

0, // byte AppNumInClusters;输出簇个数

(cId_t *)NULL // byte *pAppInClusterList;输出簇列表

};

// 在这里定义端点/接口描述符变量，在MyFirstApp_Init()函数里面进行初始化。endPointDesc_t MyFirstApp_epDesc;

/*********************************************************************

* LOCAL V ARIABLES 本地变量

*/

byte MyFirstApp_TaskID; // 任务ID用于处理任务和事件，在系统调用MyFirstApp_Init()时进行初始化

/*********************************************************************

* LOCAL FUNCTIONS 本地函数声明

*/

static void MyFirstApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pckt );

/*********************************************************************

* @函数MyFirstApp_Init

* @说明初始化任务，在系统初始化的过程中调用，所有的与应用有关的

* 初始化都在这里进行（如硬件初始化，设置，数据表的初始化，

* 上电通知等... ).

* @参数task_id - OSAL分配的ID，在应用程序中，应该使用这个ID来发送

* 消息和设置定时器.

* @返回无

*/

void MyFirstApp_Init( uint8 task_id )

{

MyFirstApp_TaskID = task_id;

// 设备的硬件初始化可以在这里进行，也可以在main()(Zmain.c)里面进行.

// 如果该硬件是与应用有关的，最后在这里进行初始化.

// 如果与设备的其它方面相关，可以在main()里面进行.

// 设置端点描述符.

MyFirstApp_epDesc.endPoint = MyFirstApp_ENDPOINT;

MyFirstApp_epDesc.task_id = &MyFirstApp_TaskID;

MyFirstApp_epDesc.simpleDesc

= (SimpleDescriptionFormat_t *)&MyFirstApp_SimpleDesc;

MyFirstApp_https://www.360docs.net/doc/e314605075.html,tencyReq = noLatencyReqs;

// 通过AF注册端点描述符

afRegister( &MyFirstApp_epDesc );

}

/*********************************************************************

* @函数MyFirstApp_ProcessEvent

* @说明任务事件处理函数，用于处理传递给本任务的所有事件，包括定时器，* 消息和其它用户定义的事件。

* @参数task_id - OSAL分配的任务ID.

* events - 要处理的事件，每一位都代表一个事件，可以同时包含多个事件* @返回无

*/

uint16 MyFirstApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )

{

afIncomingMSGPacket_t *MSGpkt;

if ( events & SYS_EVENT_MSG ) {

MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( MyFirstApp_TaskID );

while ( MSGpkt ) {

switch ( MSGpkt->hdr.event ) {

case AF_INCOMING_MSG_CMD: // 收到数据包消息

MyFirstApp_MessageMSGCB( MSGpkt );

break;

default:

break;

}

// 释放内存

osal_msg_deallocate( (uint8 *)MSGpkt );

// Next

MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( MyFirstApp_TaskID );

}

// 返回未处理的事件

return (events ^ SYS_EVENT_MSG);

}

// 丢弃未定义事件

return 0;

}

/*********************************************************************

* @函数MyFirstApp_MessageMSGCB

* @说明消息处理回调函数，用于处理所的接收到的数据，有可能是从另一* 个设备发送过来的指令，可以根据簇ID来判断需要执行的子功能。* @参数pkt - 消息数据包

* @返回无

*/

static void MyFirstApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt )

{

unsigned char buffer[5];

switch ( pkt->clusterId ) {

case MyFirstApp_CLUSTERID:

osal_memcpy(buffer, pkt->cmd.Data, 5);

if(buffer[0]=='H' &&

buffer[1]=='e' &&

buffer[2]=='l' &&

buffer[3]=='l' &&

buffer[4]=='o') {

// 接收到正确消息，让LED1闪烁一次

HalLedBlink ( HAL_LED_1, 1, 50, 500 );

} else {

// 接收到错误消息，让LED2不停闪烁

HalLedBlink ( HAL_LED_2, 0, 50, 500 );

}

break;

}

}

/*********************************************************************

*/

2.终端节点程序

/********************************************************************* EndDevice.c是终端设备端的应用程序，主要功能是向协调器发送“Hello”消息。*********************************************************************/

/*********************************************************************

* INCLUDES 包含文件

*/

#include "OSAL.h"

#include "AF.h"

#include "ZDApp.h"

#include "ZDObject.h"

#include "ZDProfile.h"

#include "Common.h"

#include "DebugTrace.h"

#if !defined( WIN32 )

#include "OnBoard.h"

#endif

/* HAL */

#include "hal_led.h"

/*********************************************************************

* GLOBAL V ARIABLES 全局变量

*/

// 应用程序使用到的簇ID，相当于子功能列表

const cId_t MyFirstApp_ClusterList[MyFirstApp_MAX_CLUSTERS] =

{

MyFirstApp_CLUSTERID

};

// 应用程序简单描述符

const SimpleDescriptionFormat_t MyFirstApp_SimpleDesc =

{

MyFirstApp_ENDPOINT, // int Endpoint;端点

MyFirstApp_PROFID, // uint16 AppProfId[2];

MyFirstApp_DEVICEID, // uint16 AppDeviceId[2];设备ID

MyFirstApp_DEVICE_VERSION, // int AppDevVer:4;设备版本号MyFirstApp_FLAGS, // int AppFlags:4;设备标记

0, // byte AppNumInClusters;输入簇个数

(cId_t *)NULL, // byte *pAppInClusterList;输入簇列表MyFirstApp_MAX_CLUSTERS, // byte AppNumInClusters;输出簇个数(cId_t *)MyFirstApp_ClusterList // byte *pAppInClusterList;输出簇列表

};

// 在这里定义端点/接口描述符变量，在MyFirstApp_Init()函数里面进行初始化。endPointDesc_t MyFirstApp_epDesc;

/*********************************************************************

* LOCAL V ARIABLES 本地变量

*/

byte MyFirstApp_TaskID; // 任务ID用于处理任务和事件，在系统调用MyFirstApp_Init()时进行初始化

devStates_t MyFirstApp_NwkState; // 保存设备当前的网络状态

byte MyFirstApp_TransID; // 唯一的消息ID(计数器)

afAddrType_t MyFirstApp_DstAddr; // 保存目标地址

/*********************************************************************

* LOCAL FUNCTIONS 本地函数声明

*/

static void MyFirstApp_SendTheMessage( void );

/*********************************************************************

* @函数MyFirstApp_Init

* @说明初始化任务，在系统初始化的过程中调用，所有的与应用有关的

* 初始化都在这里进行（如硬件初始化，设置，数据表的初始化，

* 上电通知等... ).

* @参数task_id - OSAL分配的ID，在应用程序中，应该使用这个ID来发送

* 消息和设置定时器.

* @返回无

*/

void MyFirstApp_Init( uint8 task_id )

{

MyFirstApp_TaskID = task_id;

MyFirstApp_NwkState = DEV_INIT;

MyFirstApp_TransID = 0;

// 设备的硬件初始化可以在这里进行，也可以在main()(Zmain.c)里面进行.

// 如果该硬件是与应用有关的，最后在这里进行初始化.

// 如果与设备的其它方面相关，可以在main()里面进行.

MyFirstApp_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)Addr16Bit;

MyFirstApp_DstAddr.endPoint = MyFirstApp_ENDPOINT;

MyFirstApp_DstAddr.addr.shortAddr = 0;

// 设置端点描述符.

MyFirstApp_epDesc.endPoint = MyFirstApp_ENDPOINT;

MyFirstApp_epDesc.task_id = &MyFirstApp_TaskID;

MyFirstApp_epDesc.simpleDesc

= (SimpleDescriptionFormat_t *)&MyFirstApp_SimpleDesc;

MyFirstApp_https://www.360docs.net/doc/e314605075.html,tencyReq = noLatencyReqs;

// 通过AF注册端点描述符

afRegister( &MyFirstApp_epDesc );

}

/*********************************************************************

* @函数MyFirstApp_ProcessEvent

* @说明任务事件处理函数，用于处理传递给本任务的所有事件，包括定时器，* 消息和其它用户定义的事件。

* @参数task_id - OSAL分配的任务ID.

* events - 要处理的事件，每一位都代表一个事件，可以同时包含多个事件* @返回无

*/

uint16 MyFirstApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )

{

afIncomingMSGPacket_t *MSGpkt;

if ( events & SYS_EVENT_MSG ) {

MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( MyFirstApp_TaskID );

while ( MSGpkt ) {

switch ( MSGpkt->hdr.event ) {

case ZDO_STA TE_CHANGE: // ZDO状态改变消息

MyFirstApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt->hdr.status);

if ( MyFirstApp_NwkState == DEV_END_DEVICE ) {

// 开始定时发送数据

osal_start_timerEx( MyFirstApp_TaskID,

MyFirstApp_SEND_MSG_EVT,

MyFirstApp_SEND_MSG_TIMEOUT );

}

break;

default:

break;

}

// 释放内存

osal_msg_deallocate( (uint8 *)MSGpkt );

// Next

MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( MyFirstApp_TaskID );

}

// 返回未处理的事件

return (events ^ SYS_EVENT_MSG);

}

// 发送数据定时器事件

// (第一次的定时器事件是在上面的ZDO_STA TE_CHANGE事件中设置的).

if ( events & MyFirstApp_SEND_MSG_EVT ) {

// 发送消息给另一个设备

MyFirstApp_SendTheMessage();

// 设置定时器，用于再次发送

osal_start_timerEx( MyFirstApp_TaskID,

MyFirstApp_SEND_MSG_EVT,

MyFirstApp_SEND_MSG_TIMEOUT );

// 返回未处理的事件

return (events ^ MyFirstApp_SEND_MSG_EVT);

}

// 丢弃未定义事件

return 0;

}

/*********************************************************************

* @函数MyFirstApp_SendTheMessage

* @说明发送消息.

* @参数无

* @返回无

*/

static void MyFirstApp_SendTheMessage( void )

{

char theMessageData[] = "Hello";

if ( AF_DataRequest( &MyFirstApp_DstAddr, //目标地址

&MyFirstApp_epDesc, //源端点描述符

MyFirstApp_CLUSTERID,//簇ID

(byte)osal_strlen( theMessageData ) + 1,//数据长度

(byte *)&theMessageData,//发送的数据指针

&MyFirstApp_TransID,//会话ID

AF_DISCV_ROUTE, //发送参数

AF_DEFAULT_RADIUS ) //发送范围，通常指路由跳数== afStatus_SUCCESS ) {

// 发送成功

HalLedBlink ( HAL_LED_1, 1, 50, 500 ); // LED1闪烁一次表示发送成功

} else {

// 发送出错

HalLedBlink ( HAL_LED_2, 0, 50, 500 ); // LED2不停闪烁表示发送失败

}

}

/********************************************************************* */