zigbee基础知识笔记

精品文档1.基础知识11.1IEEE地址11.2簇11.3 Profile ID21.4 网络地址与端点号、节点21.5 PANID21.6 zigbee设备22.绑定机制32.1描述符绑定32.2设备绑定91.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_ClusterListSimonApp_MAX_CLUSTERS = SimonApp_CLUSTERID;const SimpleDescriptionFormat_t SimonApp_SimpleDesc = SimonApp_ENDPOINT, / int Endpoint; SimonApp_PROFID, / uint16 AppProfId2; SimonApp_DEVICEID, / uint16 AppDeviceId2; 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。在这个例子里，这个ID号是专门用来做电灯开关的。为什么要这么做呢？这里就体现了“标准”的意义，不同厂家功能的设备，由于有了这个ID就能互相间使用了，你使用这种开关一样可以达到别的开关控制灯的效果1.4 网络地址与端点号、节点在zigbee中，节点对应主机，相当于一个物理射频模块，一个端点对应一个任务号，即交由哪一个任务对象，端点号在端点描述符中，是要向操作系统注册端点描述符的，网络中的一个数据消息通过寻址（即网络地址）到达一个节点，节点收到消息后，操作系统查看消息端点对应的任务号，然后交由这个任务号的事件处理函数执行。1.5 PANIDPANID就是个人网络id号，Zigbee协议规定，用一个14位的个人域网来标识一个网络，1.6 zigbee设备Zigbee定义了三种功能的设备，每种设备都有自己的功能要求：ZigBee协调器是启动和配置网络的一种设备。协调器可以保持间接寻址用的绑定表格，支持关联，同时还能设计信任中心和执行其它活动。一个ZigBee网络只允许有一个ZigBee协调器。ZigBee路由器是一种支持关联的设备，能够将消息转发到其它设备。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。ZigBee终端设备可以执行它的相关功能，并使用ZigBee网络到达其它需要与其通信的设备。它的存储器容量要求最少Zigbee协议栈类似ucos，有自己的任务调度，不过它是轮询，没有优先级，只要查询到每一层有相应的事件发生，就进行处理。具体代码如下：void osal_run_system( void ) uint8 idx = 0; osalTimeUpdate(); Hal_ProcessPoll(); do if (tasksEventsidx) / Task is highest priority that is ready. break; while (+idx tasksCnt); if (idx EndPoint, TRUE);Zigbee协议栈默认是允许的有了允许绑定就会有绑定请求，在myAllowBindTimeout规定的时间内，终端设备调用zb_BindDevice()函数，请求绑定。由于zb_BindDevice()函数的第三个参数是NULL，所以是以，未知IEEE地址的绑定。在zb_HandleKeys()函数中调用了，zb_BindDevice(TRUE, TOGGLE_LIGHT_CMD_ID, NULL); zb_BindDevice函数中调用了ZDP_MatchDescReq()函数，这个函数的参数，在上一篇文章中也做了介绍，这个函数是是初始化一个匹配描述符请求，也就是发现服务，或者叫自动寻求匹配设备。其中destination.addr.shortAddr = NWK_BROADCAST_SHORTADDR;终端发起请求：afStatus_t ZDP_MatchDescReq( zAddrType_t *dstAddr, uint16 nwkAddr,uint16 ProfileID, byte NumInClusters, cId_t *InClusterList, byte NumOutClusters, cId_t *OutClusterList, byte SecurityEnable )-return fillAndSend( &ZDP_TransID, dstAddr, Match_Desc_req, len );-return AF_DataRequest( &afAddr, &ZDApp_epDesc, clusterID, (uint16)(len+1), (uint8*)(ZDP_TmpBuf-1), transSeq, ZDP_TxOptions, AF_DEFAULT_RADIUS );将Match_Desc_req发送至协调器的ZDO层协调器控制端：控制接收到匹配请求后，对其匹配作出响应。目的设备收到绑定请求帧数据后生成ZDAppTaskID任务的AF_INCOMING_MSG_CMD事件。收到数据后，首先调用ZDAppTaskID任务的事件处理函数ZDApp_event_loop（），然后调用ZDApp_ProcessOSALMsg（）函数，在这个函数中调用ZDP_IncomingData函数。case AF_INCOMING_MSG_CMD: ZDP_IncomingData( (afIncomingMSGPacket_t *)msgPtr ); break;在这里调用了ZDP_IncomingData()函数，下面是这个函数的源代码。这个函数表明了PDU数据从APS子层-ZDO层的数据传输。因为ZDO层是管理绑定的(绑定表建在APS中),管理器接收到的描述符匹配请求是发往其ZDO层的。ZDO_SendMsgCBs函数会生成sapi_TaskID的ZDO_CB_MSG事件，进而执行SAPI_ProcessZDOMsgs()函数中的Match_Desc_rsp选项通过 ZDO_SendMsgCBs()这个函数把ZDO信息发送到注册过ZDO信息的任务中去.比如sapi中SAPI_Init()注册过两种类型clusterId的ZDO信息：NWK_addr_rsp 和 Match_Desc_rsp因此其它命令，比如匹配请求命令Match_Desc_rep一般不会发送到sapi应用层中注意，即使发送了也不会处理，可以在如下代码中看到是发送了的，这里只会对请求/设置/通知命令才调用相应处理函数，如果是响应命令则不处理。但是要ZDO信息处理表中包含的命令才有相应的处理函数,有些没有的就不会调用End_Device_Bind_req这个ZDO信息是注册在ZDAppTaskID任务中的.DApp_ProcessOSALMsg-DP_IncomingData-ZDO_SendMsgCBsZDO_SendMsgCBs( &inMsg ); 把ZDO接收信息发送到注册过ZDO信息的任务中去；具体流程是比较接收信息的簇ID与注册过的簇ID,有相同则调用osal_msg_send()触发相应任务事件，事件这里默认为ZDO_CB_MSG，然后发将消息送SAPI应用层，因此可以看到SAPI_ProcessEvent()中有这个事件.注意这个函数只会传送信息到注册过相应ZDO信息的任务中去。ZDO_SendMsgCBs部分代码如下： ZDO_MsgCB_t *pList = zdoMsgCBs; while ( pList )/接收到的簇ID和注册过的簇ID进行比较if ( pList-clusterID = inMsg-clusterID )msgPtr-hdr.event = ZDO_CB_MSG;osal_msg_send( pList-taskID, (uint8 *)msgPtr );ret = TRUE;通过代码我们可以看到，这个函数首先是查找一个链表，看看这个链表到底是指向什么的，有下面这样一句话，pList指向了zdoMsgCBs。它的结构定义也如下：ZDO_MsgCB_t *pList = zdoMsgCBs;ZDO_MsgCB_t *zdoMsgCBs = (ZDO_MsgCB_t *)NULL;typedef struct void *next; uint8 taskID; uint16 clusterID; ZDO_MsgCB_t; 我们搜索代码可以发现，只有在这个函数中有对ZDO_MsgCB_t的赋值，也就是作为左值。ZStatus_t ZDO_RegisterForZDOMsg( uint8 taskID, uint16 clusterID ).zdoMsgCBs = pNew;这个函数的意思就是注册ZDO消息，我们可以回过头来看一下ZDO_SendMsgCBs（）函数，这个函数中有了个while(pList);的循环，如果没有在ZDO_RegisterForZDOMsg（）函数中注册的话，那意味着，这个循环是不成立的，也就是说为什么只有ZDO消息注册后才会真正的执行这个函数，但又有一个问题，在SAPI_Init ()函数中，我们可以发现下面两句话void SAPIApp_Init( byte task_id ) ZDO_RegisterForZDOMsg( GenericApp_TaskID, End_Device_Bind_rsp ); ZDO_RegisterForZDOMsg( GenericApp_TaskID, Match_Desc_rsp );oid ZDApp_RegisterCBs( void ) #if defined ( ZDO_IEEEADDR_REQUEST ) | defined ( REFLECTOR ) HalUARTWrite(0, IEEADDR , sizeof( IEEADDR ); /z c ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, IEEE_addr_rsp );#endif#if defined ( ZDO_NWKADDR_REQUEST ) | defined ( REFLECTOR ) HalUARTWrite(0, ZDO_NWKADDR , sizeof( ZDO_NWKADDR ); ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, NWK_addr_rsp );/z c#endif#if ZG_BUILD_COORDINATOR_TYPE HalUARTWrite(0, register , sizeof( register ); /c ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, Bind_rsp ); ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, Unbind_rsp ); ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, End_Device_Bind_req );#endif#if defined ( REFLECTOR ) HalUARTWrite(0, LECT , sizeof( LECT ); ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, Bind_req ); ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, Unbind_req );/z c#endif在这里对这两个响应消息进行了注册，注意这里的任务ID都是sapi_TaskID,还有一个地方也对End_Device_Bind_req进行了注册，也就是在ZDApp_RegisterCBs( void )函数中，这个函数在初始化函数ZDApp_Init( taskID+ );中被调用。当然这里还注册了很多其它的消息。问题就又来了，那既然这个链表是不为空的，这个函数的while(pList);就会成功执行，但下面还有一层验证就是簇ID，不要忘记我们的簇ID是什么，我们收到是Match_Desc_rep；而我们注册的是Match_Desc_rsp。所以在这个链表中找不到这个簇ID，所以也就不会触发msgPtr-hdr.event = ZDO_CB_MSG;继续向下执行。也就执行到了zdpMsgProcsx.pFn(&inMsg)处理函数中从这里我们也可以总结一下，我们知道在ZigBee中有四种格式的原语，分别是Request，Indication，Response，Confirm，这里注册的XX_XX_req,就表示的是请求消息，XX_XX_rsp就是响应消息。一定要注意的时这里只相差一个字母的区别把pfnZDPMsgProcessor声明为一种带一个参数的函数指针的类型别名,指向类似Fun(*inMsg)这种类型的函数.如果用此别名来声明一个指针变量，如:pfnZDPMsgProcessor pFn,则当pFn获取函数的地址后，就可以像调用原函数一样来使用这个函数指针：pFn(*inMsg)typedef void (*pfnZDPMsgProcessor)( zdoIncomingMsg_t *inMsg );typedef struct uint16 clusterID; pfnZDPMsgProcessor pFn; zdpMsgProcItem_t;定义一个zdpMsgProcItem_t类型的数组zdpMsgProcs，则数组zdpMsgProcs中的每个元素都是zdpMsgProcItem_t类型的结构体:clusterID,pFn，也就是一个是簇ID，另一个是相对应的处理函数。CONST zdpMsgProcItem_t zdpMsgProcs = NWK_addr_req, zdpProcessAddrReq , IEEE_addr_req, zdpProcessAddrReq , Node_Desc_req, ZDO_ProcessNodeDescReq , Power_Desc_req, ZDO_ProcessPowerDescReq , Simple_Desc_req, ZDO_ProcessSimpleDescReq , Active_EP_req, ZDO_ProcessActiveEPReq , Match_Desc_req, ZDO_ProcessMatchDescReq , (后面省略) 0xFFFF, NULL / Last; 既然ZDO_SendMsgCBs（）函数不执行，那么就会查找ZDO信息处理表,当x=6时发现命令相符，两个簇ID相同，则调用ZDO_ProcessMatchDescReq()对描述符匹配请求进行处理.部分代码如下： pRspSent-hdr.event = ZDO_MATCH_DESC_RSP_SENT; osal_msg_send( *epDesc-epDesc-task_id, (uint8 *)pRspSent );/task_id为SAPIApp_TaskID会将此消息发送至 SPAIApp_ProcessEvent中，但是处理函数并未找到对应的处理函数，所以会执行下面语句： default: HalUARTWrite(0, default , sizeof( default );/自己加的 break;if ( ZSuccess = ZDP_MatchDescRsp( inMsg-TransSeq, &(inMsg-srcAddr), ZDP_SUCCESS, ZDAppNwkAddr.addr.shortAddr, epCnt, (uint8 *)ZDOBuildBuf, inMsg-SecurityUse ) )#if defined( LCD_SUPPORTED ) HalLcdWriteScreen( Match Desc Req, Rsp Sent ); /显示屏会证明执行到这里#endifZDP_MatchDescRsp可以看到这里管理器首先通过ZDP_MatchDescRsp()发送匹配响应给终端.而ZDP_MatchDescRsp()宏定义为ZDP_EPRsp()，#define ZDP_MatchDescRsp( TransSeq, dstAddr, Status, nwkAddr, Count, pEPList, SecurityEnable ) ZDP_EPRsp( Match_Desc_rsp, TransSeq, dstAddr, Status, nwkAddr, Count, pEPList, SecurityEnable )ZDP_EPRsp()设置clusterID为Match_Desc_rsp并调用FillAndSendTxOptions()，FillAndSendTxOptions()中调用fillAndSend()，fillAndSend()中最终调用AF_DataRequest()来发送匹配响应给终端。发送完匹配响应后管理器触发一个确认事件ZDO_MATCH_DESC_RSP_SENT，来指示有个设备试图与自己绑定.管理器是如何对这个确认事件进行处理的?如下：SAPI_ProcessEvent()中对ZDO_MATCH_DESC_RSP_SENT的处理：case ZDO_MATCH_DESC_RSP_SENT: /*发送匹配响应*/ SAPI_AllowBindConfirm( (ZDO_MatchDescRspSent_t *)pMsg)-nwkAddr );管理器接收到终端发送的描述符匹配请求后,发送一个描述符匹配请求的响应给终端,并触发一个确认事件指示有个设备试图与本设备进行绑定.终端： 终端接收到数据后生成ZDAppTaskID任务的AF_INCOMING_MSG_CMD事件。调用ZDP_IncomingData()函数，在函数中调用ZDO_SendMsgCBs()函数。ZDO_SendMsgCBs函数会生成sapi_TaskID的ZDO_CB_MSG事件，进而执行SAPI_ProcessZDOMsgs()函数中的Match_Desc_rsp选项。 在ZDP_IncomingData()函数中，这次会调用ZDO_SendMsgCBs()函数，因为在SAPI_Init()函数中，对Match_Desc_rsp进行了注册，这次在终端收到的是匹配请求响应，ZDO_RegisterForZDOMsg( sapi_TaskID, Match_Desc_rsp );这次正好和上一步中收到的Match_Desc_rep相对应，所以下面的zdpMsgProcs数组中找不到与Match_Desc_rsp相匹配的项，这时就会触发ZDO_CB_MSG事件。这一步的处理正好上上一步接收到Match_Desc_rep相反。ZDO_SendMsgCBs中 osal_msg_send( pList-taskID, (uint8 *)msgPtr );taskID为SAPIApp_TaskIDSAPI_ProcessZDOMsgs部分代码如下： case ZDO_CB_MSG: SAPI_ProcessZDOMsgs( (zdoIncomingMsg_t *)pMsg ); break;case Match_Desc_rsp: zAddrType_t dstAddr; ZDO_ActiveEndpointRsp_t *pRsp = ZDO_ParseEPListRsp( inMsg ); if ( sapi_bindInProgress != 0xffff ) /允许基于commandID的绑定 / Create a binding table entry 创建一个绑定条目 dstAddr.addrMode = Addr16Bit; dstAddr.addr.shortAddr = pRsp-nwkAddr; /通过描述符匹配响应信息得到管理器的网络地址 /*调用这个函数来实现两个设备的绑定*/ if ( APSME_BindRequest( sapi_epDesc.simpleDesc-EndPoint, /源EP sapi_bindInProgress, /簇ID &dstAddr, /目的地址模式 pRsp-epList0 ) = ZSuccess ) /目的EP /成功实现绑定后 /zb_BindDevice()中开启了一个定时器，用于接收Match_Desc_rsp计时 /如果接收到，则停止这个定时器，如下；如果溢出，则触发相应任务事件 osal_stop_timerEx(sapi_TaskID, ZB_BIND_TIMER); osal_start_timerEx( ZDAppTaskID, ZDO_NWK_UPDATE_NV, 250 ); sapi_bindInProgress = 0xffff;/不允许绑定过程 / Find IEEE addr ZDP_IEEEAddrReq( pRsp-nwkAddr, ZDP_ADDR_REQTYPE_SINGLE, 0, 0 ); / Send bind confirm callback to application /告诉应用绑定成功 zb_BindConfirm( sapi_bindInProgress, ZB_SUCCESS ); break; 最终过程如下：终端-控制器控制器-终端 终端发起绑定请求，控制器处理，并发送响应请求，终端收到响应请求，进行处理可以看到通过接收到的描述符匹配响应信息，终端获得允许绑定模式下管理器的16位网络地址：dstAddr.addr.shortAddr = pRsp-nwkAddr;最终调用APSME_BindRequest()来绑定终端设备与管理器.这样整个的绑定过程就结束，两个设备之间就可以进行相互的通信。这里采用的手动绑定的过程。很多情况下应该是自动绑定的。2.2设备绑定数据通打包成消息，最终通过无线发送出去， events & SYS_EVENT_MSG 会成立，最终在事件处理器中会到case AF_INCOMING_MSG_CMD: 终端： afStatus_t ZDP_EndDeviceBindReq( zAddrType_t *dstAddr, uint16 LocalCoordinator, byte endPoint, uint16 ProfileID, byte NumInClusters, cId_t *InClusterList, byte NumOutClusters, cId_t *OutClusterList, byte SecurityEnable ) dstAddr.addrMode = Addr16Bit; dstAddr.addr.shortAddr = 0x0000; / Coordinator ZDP_EndDeviceBindReq( &dstAddr, NLME_GetShortAddr(), GenericApp_epDesc.endPoint, GENERICAPP_PROFID, GENERICAPP_MAX_CLUSTERS, (cId_t *)GenericApp_ClusterList, GENERICAPP_MAX_CLUSTERS, (cId_t *)GenericApp_ClusterList, FALSE );ZDP_EndDeviceBindReq-return fillAndSend( &ZDP_TransID, dstAddr, End_Device_Bind_req, len )-AF_DataRequest( &afAddr, &ZDApp_epDesc, clusterID, (uint16)(len+1), (uint8*)(ZDP_TmpBuf-1), transSeq, ZDP_TxOptions, AF_DEFAULT_RADIUS );协调器控制端：协调器收到终端设备绑定请求End_Device_Bind_req这个信息会传送到ZDO层，在ZDO层的事件处理函数中，调用ZDApp_ProcessOSALMsg( (osal_event_hdr_t *)msg_ptr );ZDApp_event_loop-ZDApp_ProcessOSALMsg-case AF_INCOMING_MSG_CMD: -ZDP_IncomingData( (afIncomingMSGPacket_t *)msgPtr )ZDP_IncomingData它的代码部分如下：ZDO_SendMsgCBs( &inMsg )if ( zdpMsgProcsx.clusterID = inMsg.clusterID ) HalLedBlink (HAL_LED_1, 9,50, 1000); HalUARTWrite(0, endclusterID , sizeof( endclusterID ); LCD_write_CN_string(9, 110, ttttt); zdpMsgProcsx.pFn( &inMsg ); return; 因为ZDO信息处理表zdpMsgProcs 没有对应的End_Device_Bind_req簇,因此没有调用ZDO信息处理表中的处理函数,但是前面的ZDO_SendMsgCBs()会把这个终端设备绑定请求发送到登记过这个ZDO信息的任务中去。那这个登记注册的程序在哪里呢？对于协调器来说，由于在void ZDApp_Init( byte task_id )函数中调用了ZDApp_RegisterCBs();面的函数。进行注册了终端绑定请求信息。void ZDApp_RegisterCBs( void ) #if defined ( ZDO_IEEEADDR_REQUEST ) | defined ( REFLECTOR ) HalUARTWrite(0, IEEADDR , sizeof( IEEADDR ); /z c ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, IEEE_addr_rsp );#endif#if defined ( ZDO_NWKADDR_REQUEST ) | defined ( REFLECTOR ) HalUARTWrite(0, ZDO_NWKADDR , sizeof( ZDO_NWKADDR ); ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, NWK_addr_rsp );/z c#endif#if ZG_BUILD_COORDINATOR_TYPE HalUARTWrite(0, register , sizeof( register ); /c ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, Bind_rsp ); ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, Unbind_rsp ); ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, End_Device_Bind_req );#endif#if defined ( REFLECTOR ) HalUARTWrite(0, LECT , sizeof( LECT ); ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, Bind_req ); ZDO_RegisterForZDOMsg( ZDAppTaskID, Unbind_req );/z c#endif而GenericApp_Init()中初始化的是ZDO_RegisterForZDOMsg( TransmitApp_TaskID, End_Device_Bind_rsp );ZDO_RegisterForZDOMsg( TransmitApp_TaskID, Match_Desc_rsp );因此，协调器节点的 ZDApp 接收到外界输入的数据后，由于注册了 ZDO 反馈消息，即ZDO_CB_MSG，ZDApp 层任务事件处理函数将进行处理：也就是调用下面的程序，也就是ZDApp_event_loop-ZDApp_ProcessOSALMsg-case ZDO_CB_MSG-ZDApp_ProcessMsgCBs case End_Device_Bind_req: HalUARTWri