网络协议——Zigbee

Zigbee通信

1. 说明

1.1 按网络功能划分，

协调器 (协调器模块在网络里的地址永远是0x0000)
路由器
终端

1.2 数据通信方式

单播
广播
组播
绑定

1.3 组网要求

任何一个Zigbee模块要加入到某个网络，一定要一个处于该网络里的节点作为介绍人，并且这个介绍人不能是终端节点。在加入网络以后，介绍人节点和被介绍加入的节点互为父子关系，介绍人节点是被介绍加入节点的父节点，被介绍加入节点是介绍节点的子节点。
当被加入节点有多个介绍人可以选择加入的时候，根据相对于被加入节点的信号强度等一些其他的参数，选择最佳的介绍人节点加入。

2. 组网过程（每一帧）

2.1 入网前

路由器

路由器在入网之前，一直发送信标请求帧，它的作用是，让在它附近的所有具备介绍人资格的节点，都回复信标帧，这些返回的信标帧被这个想要加入的无线模块拿到，通过这些信标帧，选出最佳介绍人节点，请求加入。

终端

它在入网前的行为和下载了路由器代码模块在入网前行为是一样的。

协调器

发送了一帧信标请求帧，发送这一帧也会得到周围具备介绍人资格的节点回复信标帧，但是协调器拿到这些信标帧，用来判断周围的环境情况，为创建网络做准备。

当协调器创建成功以后，就会发送一个数据帧，这个帧里面可以看到协调器的地址0x0000,PANID,可以把这个帧叫做网络连接状态帧。

2.2入网到稳定工作

路由器

协调器发出的网络连接状态帧，表明协调器稳定工作，与路由器入网无关
路由器模块发出的信标请求帧，用于发现周围的网络，请求加入
协调器模块发出的信标请求帧，路由器模块在拿到这个帧之后，可以得到协调器模块相对于它自己的信号强度，判断是不是最佳介绍人。

4-5.

6-7. 重复2-3的过程

补充：

在Zigbee网络里，如果一个模块发出的射频帧，非常明确的指定接收目标节点的地址，那么目标节点在接收到这个帧以后，硬件会自动回复一个ACK，表明已经收到了。

是路由器模块发给协调模块，这个帧的作用是，在前面路由器模块收到了协调器模块的信标帧，通过信标帧判断协调器是当前路由器模块的最佳介绍人，路由器模块发送这一帧是告诉协调器，你是我当前的最佳介绍人，请你从当我入网的介绍人，介绍我入网，并且在这个帧携带了自己MAC,这个MAC地址是介绍人模块（协调器模块）给被介绍人模块（路由器模块）分配网络的地址的依据。
是协调器模块硬件回复给路由器模块的ACK，表明我已经收到了你发过来的帧
是路由器模块发给协调器模块的帧，请求协调器，把你根据我前面发给你的MAC地址给我分配的网络地址现在发给我。是一个数据请求帧。
协调器回复给路由器的ACK表明收到了路由器发过来的帧
协调器把为路由器分配好的网络地址发给路由器。而这个帧需要非常明确的发给路由器模块，但是路由器模块还不知道自己的网络地址是多少，所有在指定目标地址的时候用MAC地址
在路由器模块根据自己的MAC地址收到了协调器发过来分配给自己的网络地址，硬件自己回复ACK，表明已经收到了，
入网宣告，告诉当前网络里所有的节点，我入网了，我的网络地址是0xE9EB。
是协调器模块在收到了路由器模块发的入网宣告帧以后，转发的帧。

16 17. 是协调器模块和路由器模块在工作稳定时，发出的网络连接状态帧。

协调器和路由器在入网后，稳定工作时的行为是，每隔一段时间发一次网络连接状态帧，默认是15S

终端

入网过程，终端的入网过程和路由器入网的过程，所有的行为都是一样的
终端.psd

终端节点发送给它的父节点协调器的数据请求帧，为了告诉它的父节点，我还在线。
协调器在收到终端发来的帧，硬件自动回复的ACK

3. PANID网段值

非0xFFFF

路由器和终端: 我必须要加入到PANID为参数值这样一个Zigbee无线局域网

协调器: 我要创建一个网络，并且把这个参数值作为这个网络的PANED

为0xFFFF

路由器和终端: 在加入网络的时候没有PANID的限制

协调器: 我可以随机生成一个值，把这个随机值作为这个网络的PANED

4. 事件和消息

4.1 事件

在ZSTACK里按照代码按照功能来划分，分成不同的层，比如，硬件操作相关硬件层网络相关的代码脚网络层自己写应用程序部分叫应用层，几乎每一个层都是一个任务，系统为每一个任务分配一个一个字节的唯一数值编号，每一个任务都能处理一些他们能够处理的事，我们把这个数值编号叫做任务ID，它他们能够处理的事物叫做__事件__。

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uint8 osal_set_event( uint8 task_id, uint16 event_flag )

uint8 osal_start_timerEx( uint8 taskID, uint16 event_id, uint16 timeout_value )

在ZSTACK里，任务事件定义的特点决定了，每一个任务最多只能处理__16种__不同的事件，而系统在运行时候有许多事务需要处理，如果每一个实物处理都定义成1个事件，那么16种事件肯定是不够用，所有引入消息。

4.2 事件原理

系统在运行的时候会不断的去读应用层__任务事件变量__，当它发现这个变量为0就认为，应用层任务当前没有事件需要去处理; 如果发现这个变量不为0，它就认为应用层任务有事件将要去处理，它就会去调用应用层任务事件处理函数UINT16 SDApp_ProcessEvent( byte task_id, UINT16 events )，并且把任务事件变量的值传给events;在这个事件处理函数里，events;会分别和应用层定义的所有事件宏值进行与操作，如果发现那个为0，那么就去执行这个事件处理的相应代码。osal_set_event(SDApp_TaskID,SDApp_SEND_MSG_EVT);
几乎每一个层都是一个任务，那么每一个层都有1个任务ID 任务事件处理函数任务事件变量

FUN函数数组={任务事件处理A,任务事件处理B,任务事件处理C..}

Arr变量数组={任务事件变量a,任务事件变量b,任务事件变量c..}
关注2个函数osal_init_system，在这个函数里的osalInitTasks，在这个函数里发现系统给所有任务分配任务ID.

表示当前系统有tasksCnt个任务。

osal_start_system();

所有ZSTACK协议栈在稳定工作时，它行为是，在for(;;){}死循环里，不断去读所有任务的任务事件变量，如果发现所有任务的任务事件变量都为0，没问题，说明所有任务都没有事件将要去处理，再次重逢这个过程，直到发现某个任务事件变量不为0，就会通过不为0的这个任务ID找到这个任务事件处理函数，去处理相应的事件。

4.2 消息

消息的处理事务的__原理__：

定义了一个事件#define SYS_EVENT_MSG 0x8000

当需要应用层任务来处理某个事务的时候，首先给应用层任务发送一个消息

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void osal_set_event(SDApp_TaskID, SYS_EVENT_MSG);

那么这样一来，应用层就会进入SYS_EVENT_MSG处理，在这个事件处理里判断到底刚刚引发我们产生SYS_EVENT_MSG事件是哪一种类型的消息，然后根据消息的类型做相应的处理。

而消息的类型可以自己定义，这样一来消息的类可以很多，那么应用层任务处理的事物种类就很多了。

5. 单播

5.1 概述

发射模块非常明确知道接收模块的网络地址，以这个地址发送数据给接收模块，叫单播。

5.2 数据接收处理函数

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void SDApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt )；

5.3 端点 (Endpoint)

他是一个字节编号的，数据收和发送的基本单元，在模块通信的时候，发送模块必须指定收发双方模块的网络地址和端点。
端点要使用必须要和模块里的某个任务挂钩定义；
一个端点只能挂钩在一个任务上，而一个任务可以挂钩多个端点，且端点对所有的任务是公用的，定义一个少一个。
端点下还需要定义__簇__

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void SDApp_Init( byte task_id ) //定义了10号端点并且和这个模块的应用层任务挂钩
{
	// Fill out the endpoint description.

	SDApp_epDesc.endPoint = 10; //SDApp_ENDPOINT; 此端点编号为10

 	SDApp_epDesc.task_id = &SDApp_TaskID; 和我们应用层任务挂钩

 	SDApp_epDesc.simpleDesc = (SimpleDescriptionFormat_t *)&SDApp_SimpleDesc;//更加详细的描述这个端点一些情况就像我们定义一个编号房间，描述房间里大概有多少人之类的信息。

 	SDApp_epDesc.latencyReq = noLatencyReqs;//差不多

 	afRegister( &SDApp_epDesc );//这个函数必须要调用才能完成整个挂钩操作

}

5.4 簇 (ClusterID)

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。

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byte SDApp_TransID; // This is the unique message ID (counter) SDApp.c全局变量，记录我们引用层任务发送的数据包的个数。
void SDApp_Init( byte task_id )
{
 	SDApp_TransID = 0;
}

if(P0_1 == 0)
{
     char theMessageData[] ="Hello\r\n";
    
     SDApp_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)Addr16Bit;  // 模式
     SDApp_DstAddr.addr.shortAddr = 0x0000;  //接收模块的网络地址

     SDApp_DstAddr.endPoint =SDApp_ENDPOINT ;//接收模块的端点房间号
    
     //SDApp_epDesc 结构体 端点描述符有源端点的信息
     AF_DataRequest( &SDApp_DstAddr, &SDApp_epDesc,

     				SDApp_CLUSTERID,//目标端点镞，房间里的接收人数据宏是1，2个字节，所以在射频0x0001

     				(byte)osal_strlen( theMessageData ) + 1,//发送字符串的长度

     				(byte *)&theMessageData,//字符串内容数组的首地址

    				&SDApp_TransID,
                    
     				AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS );
}

6. 广播

6.1概述

协调器创建网络之后，就和网络里的路由器节点在通信过程中、功能上没有任何区别，只不过网络地址有点特殊永远是0x0000，终端入网之后，他和网络里的其他节点数据收和发都要经过他的父节点转发。
路由器在入网时候，虽然网络里也有他的父节点，有父子关系，但是他们发数据时候，不需要父节点转发，入网后，协调器和所有的路由器他们的通信地位是平等。
目标地址为0XFFFF表示，这个数据包的目标模块是网络里的所有节点
无线数据包的解析，网络源地址网络目标地址，表示这个无线数据包的目的是从源地址发送到目标地址；而在一个无线数据包里，前面的源地址和目标地址代码当前的这个无线数据包，是从哪个一个模块发出来，当前这个无线数据包要去哪一个节点。

6.2 实例化

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char theMessageData[] ="Hello\r\n";
    
SDApp_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)AddBroadcast;  // 广播模式
SDApp_DstAddr.addr.shortAddr = 0xffff;  // 表示目标接收模块是所有节点

SDApp_DstAddr.endPoint =SDApp_ENDPOINT ;//接收模块的端点房间号
    
//SDApp_epDesc 结构体 端点描述符有源端点的信息
AF_DataRequest( &SDApp_DstAddr, &SDApp_epDesc,

     			SDApp_CLUSTERID,//目标端点镞，房间里的接收人数据宏是1，2个字节，所以在射频0x0001

     			(byte)osal_strlen( theMessageData ) + 1,//发送字符串的长度

     			(byte *)&theMessageData,//字符串内容数组的首地址

    			&SDApp_TransID,
                    
     			AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS );

7. 组播

7.1 概述

组播通信，在Zigbee网络，模块可以分组来标记，发送的模块如果发送的__组号__和网络里标记模块的组号相对应，那么这些模块就可以拿到这些无线数据包。
分组中组编号是2个字节，组都是和模块里已经定义了的端点相关联，如果我们说一个模块标记为组1，那么这个模块里至少有1个定义了的可用的端点和组0x0001相关联。
发送的模块按照组的方式发送，需要指定的内容目标模块的__组编号，端点，簇__，原则上只有当接收模块的这3个参数匹配上了，才能拿到和处理这样一个无线数据包
组标记中，同一个模块定义的一个组个可以关联多个可用的端点，同一个端点下也可以关联多个组。

7.2 实例

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// 发送模块
char theMessageData[] ="Hello\r\n";

SDApp_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)AddrGroup; //发送模式是组播的方式

SDApp_DstAddr.addr.shortAddr = 0x0001; //接收模块的组编号

SDApp_DstAddr.endPoint =10 ;

AF_DataRequest( &SDApp_DstAddr, &SDApp_epDesc,

                0x0001,//接收模块的簇编号

                (byte)osal_strlen( theMessageData ) + 1,

                (byte *)&theMessageData,

                &SDApp_TransID,

                AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS );

 

// 协调器接收模块

#include"aps_groups.h" //用到了组相关的结构体，所有添加组头文件

aps_Group_t SampleApp_Group1;

aps_Group_t SampleApp_Group2;

 

// 按下按钮标记组
if(P0_1 == 0)
{//按钮3按下
     aps_RemoveGroup(10,0x0002); // 如果10号端点上关联了0x0002，那么就去掉组2个这个关联，如果根本没有关联，不做处理

     SampleApp_Group1.ID=0X0001; // 关联组

     aps_AddGroup( 10, &SampleApp_Group1 ); // 添加关联
}

if(0==P2_0)
{
     aps_RemoveGroup(10,0x0001);//如果10号端点上关联了0x0001，那么就去掉组1个这个关联，如果根本没有关联，不做处理
     SampleApp_Group2.ID=0X0002;
     aps_AddGroup( 10, &SampleApp_Group2 ); 
}

if(0==P0_5)
{
     aps_RemoveAllGroup(10);  // 移除所有关联
    
     SampleApp_Group1.ID=0X0001;
     aps_AddGroup( 10, &SampleApp_Group1 ); 
     SampleApp_Group2.ID=0X0002;
     aps_AddGroup( 10, &SampleApp_Group2 );      
 }

// 数据处理
if(0x0001==pkt->groupId)  // 找组
{
     if(10==pkt->endPoint)  // 找端点
     {
         switch ( pkt->clusterId )  // 找簇
         {
         	case 0x0001:
                // 数据处理
             break;
         }
      }
}
  
if(0x0002==pkt->groupId)
{
     if(10==pkt->endPoint)
     {
         switch ( pkt->clusterId )
         {
         	case 0x0001:
               // 数据处理
             break;
          }
     }
}