西南科技大学专业方向设计报告
课程名称：通信工程专业方向设计
设计名称：ZigBee协议分析
姓名：董旭
学号: 20074920
班级：通信0702
指导教师：彭保
起止日期： 2010.12.1——2011.1.4 西南科技大学信息工程学院制
ZigBee协议分析
摘要：过去若干年以来，无线组网技术发展迅速。但迄今为止，无线组网技术的应用主要集中在高速率和相对长距离方面；研究重点始终放在提高数据速率上，高了还要更高。事实上，低速率应用比高速率应用更贴近我们的日常生活。本文所要介绍的802.15.4标准就是IEEE 802.15工作组为低速率应用专门设计的一种无线组网技术。
802.15.4（又称ZigBee）与IEEE的其他短距离无线技术，如蓝牙、WiFi、UWB互为补充，预计它低速率、低成本、自配置和拓扑灵活的特点使ZigBee 芯片将像微处理器一样无处不在。
本文对ZigBee协议作了简单的阐述和分析，对ZigBee协议结构的应用层(APL)、网络层(NWK)、物理层(PYH)、媒体接入控制层(MAC)作了详细的介绍。同时，对ZigBee网络拓扑结构也作了简单介绍。
一、ZigBee协议概述
ZigBee协议是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。
在标准规范制订方面，主要是IEEE 802.15.4小组与ZigBee Alliance两个组织，两者分别制订硬件与软件标准。在IEEE 802.15.4方面，2000年12月IEEE 成立了802.15.4小组，负责制订媒体存取控制层(MAC)与物理层(PHY)规范，2003年5月通过802.15.4标准；在ZigBee 联盟方面，ZigBee联盟是在2002年10月由Honeywell、Mitsubishi、Motorola、Philips与Invensys共同成立，ZigBee 联盟负责制订网路层、安全管理、应用界面规范，其次也肩负互通测试，目前ZigBee联盟已推出第1.0版规范(Version 1.0)，成员已达150多个。
ZigBee协议依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250 kbps)、工作在2.4 GHz和868/915 MHz的无线技术，它是ZigBee应用层和网络层协议的基础。
相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术将是最低功耗和成本的技术，同时由于ZigBee技术的低数据速率和通信范围较小的特点，也决定了ZigBee技术适合于承载数据流量较小的业务。所以ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。
二、ZigBee协议主要应用领域
ZigBee的出发点是希望能发展一种易布建的低成本无线网络，同时其低耗电性将使产品的电池能维持6个月到数年的时间。在产品发展的初期，将以工业或企业市场的感应式网路为主，提供感应辨识、灯光与安全控制等功能，再逐渐将目前市场拓展至家庭中的应用。
通常符合以下条件之一的应用，就可以考虑采用ZigBee技术：
1、设备成本很低，传输的数据量很小
2、设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块
3、没有充足的电力支持，只能使用一次性电池
4、频繁地更换电池或者反复地充电无法做到或者很困难
5、需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备非常多，但仅仅用于监测或控制
ZigBee协议是专为低速率传感器和控制网络设计的无线网络协议。其主要应用在于：
1、建筑自动化网络
2、住宅安防系统（如：火警的感测和通知系统、门禁系统）
3、工业控制网络（如：生产机台之流程控制系统、无线仓库管理系统）
4、远程抄表（如：小区水、电、气表的集抄系统）
5、PC外设（如：无线网卡、无线鼠标、无线键盘）
6、信息家电（如：智能遥控器、智能空调系统）
三、 ZigBee协议体系结构
ZigBee协议结构在采用OSI七层模型的基础上根据市场和应用的实际需要而定义而成的。ZigBee协议规范采用了IEEE802．15．4定义的物理层(PHY)和媒体介质访问层(MAC)，由摩托罗拉、飞利浦半导体、三菱电气等国际知名公司组成的ZigBee联盟定义了网络层(NWK)和应用层(APL)。ZigBee支持星形、树状和网状网络拓扑结构，其协议体系结构如图1所示。
（图1）
（一）、对于物理层(PHY)，ZigBee采用了868／915MHz物理层和2．4GHz物理
层，两个物理层都基于直接序列扩频(DSSS)技术，使用相同的物理层数据包格式，
区别在于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速率不同。物理层数据包由
同步包头、物理层包头和物理层净荷3部分组成。物理层通过射频固件和射频硬
件提供了一个从MAC层到物理层无线信道的接口。Zigbee协议的物理层主要负
责以下任务：
（1）启动和关闭RF收发器。
（2）信道能量检测。
（3）对接收到的数据报进行链路质量指示LQI（Link Quality Indication）。
（4）为CSMA/CA算法提供空闲信道评估CCA（Clear Channel Assessment）。
（5）对通信信道频率进行选择。
（6）数据包的传输和接收
IEEE 802.15.4的物理层定义了物理信道和MAC子层间的接口，提供数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务从无线物理信道上收发数据，物理层管理服务维护一个物理层相关数据组成的数据库。
（二）、对于媒体介入控制层(MAC)，IEEE 802.15.4媒体介入控制层的沿用了传统无线局域网中的带冲突避免的载波多路侦听访问技术CSMA/CA方式，以提高系统的兼容性。这种设计，不但使多种拓扑结构网络的应用变得简单，还可以实现非常有效的功耗管理。
MAC层完成的具体任务如下:
（1）协调器产生并发送信标帧（Beacon）。
（2）普通设备根据协调器的信标帧与协调器同步。
（3）支持PAN网络的关联（Association）和取消关联（Disassociation）操作。（4）为设备的安全性提供支持。
（5）使用CSMA-CA机制共享物理信道。
（6）处理和维护时隙保障GTS（Guaranteed Time Slot）机制。
（7）在两个对等的MAC实体之间提供一个可靠的数据链路。
在IEEE 802.15.4的MAC层中引入了超帧结构和信标帧的概念。这两个概念的引入极大了方便了网络管理，我们可以选用以超帧为周期组织LR-WPAN网络内设备间的通信。每个超帧都以网络协调器发出信标帧为始，在这个信标帧中包含了超帧将持续的时间以及对这段时间的分配等信息。网络中的普通设备接收到超帧开始时的信标帧后，就可以根据其中的内容安排自己的任务，例如进入休眠状态直到这个超帧结束。
MAC子层提供两种服务：MAC层数据服务和MAC层管理服务（MAC sub-layer management entity，MLME）。前者保证MAC协议数据单元在物理层数据服务中正确收发，后者维护一个存储MAC子层协议相关信息的数据库。
（三）、对于网络层(NWK)，它主要采用了基于Ad-hoc技术的网络协议，网络层需要在功能上保证与IEEE 802.15.4标准兼容，同时也需要上层提供合适的功能接口。它主要包含以下功能：
(1)通用的网络层功能；建立一个新的网络、加入和离开一个已经存在的网络、配置一个新设备、寻址、同步、安全和路由；
(2)与IEEE802．15．4标准一样，非常省电；
(3)有自组织、自维护功能，最大程度地减少消费者的开支和维护成本；
网络层基于IEEE 802.15.4 MAC，支持扩展覆盖区域，另外的群集也能加入
进来，同时也支持网络的合并和分裂。网络层通过两种服务接入点提供相应的两种服务，他们分别是网络层数据服务和网络层管理服务。网络层数据服务通过网络层数据实体服务接入点接入，网络层管理服务通过网络层管理实体服务接入点接入。这两种服务通过MCPS-SAP和MLME-SAP接口为MAC层提供接口。除此之外，通过NLDE-SAP和NLME-SAP接口为应用层实体提供接口服务。网络层数据实体服务接入点支持对等应用实体之间的应用协议数据单元的传输。网络层数据实体服务接入点所支持的函数原语为请求、确认和指示原语。
（四）、对于应用层(APL)，又包括了应用支持子层(APS)、ZigBee设备对象(ZDO)和由制造商定制的应用对象。
1、APS责把不同的应用映射到ZigBee网络上,具体而言包括：
(1)安全与鉴权；
(2)多个业务数据流的汇聚；
(3)设备发现，即发现哪个设备正在其自有空间工作；
(4)业务发现；
2、ZDO是一个特殊的应用层的端点（Endpoint）。它是应用层其他端点与应用子层管理实体交互的中间件。它主要提供的功能如下：
（1）初始化应用支持子层，网络层。
（2）发现节点和节点功能。在无信标的网络中，加入的节点只对其父节点可见。而其他节点可以通过ZDO的功能来确定网络的整体拓扑结构已经节点所能提供的功能。
（3）安全加密管理：主要包括安全key的建立和发送，已经安全授权。
（4）网络的维护功能。
（5）绑定管理：绑定的功能由应用支持子层提供，但是绑定功能的管理却是由ZDO提供，它确定了绑定表的大小，绑定的发起和绑定的解除等功能。
（6）节点管理：对于网络协调器和路由器，ZDO提供网络监测、获取路由和绑定信息、发起脱离网络过程等一系列节点管理功能。
ZDO实际上是介于应用层端点和应用支持子层中间的端点，其主要功能集中在网络管理和维护上。应用层的端点可以通过 ZDO提供的功能来获取网络或者是其他节点的信息，包括网络的拓扑结构、其它几点的网络地址和状态以及其他几点的类型和提供的服务等信息。
3.厂家定义的应用对象根据ZigBee的应用描述来实现特定的实际应用对象。
在ZigBee协议栈中，任何通信数据都是采用帧的格式来组织完成的。协议的每一层都有特定的帧结构。当应用程序需要发送数据时，将通过APS数据实体发送数据请求到APS，下面的每一层都会为数据附加相应的帧头，组成要发送的帧信息，其帧结构之间的关系如图2所示。
（图2）
在分层的通信协议中，层与层之间通过服务接入点(SAP)相连接。SAP是层与层之间的唯一接口，其具体的服务是以通信原语的形式供上层调用的。在上层调用下层服务时，只要遵循统一的原语规范，并不需要去了解如何处理原语，这样就做到了数据层与层之间的透明传输。层与层之问的通信原语可以为Requst、Indication、Reponse、Confirm四种，它们之间的关系如图3所示。采用通信原语，简化的程序设计的难度、提高了系统的稳定性。
（图3）
四、 ZigBee网络拓扑结构
Zigbee网络支持多种网络拓扑结构，最典型的网络结构是星型网络的拓扑结构。对于星型网络，由一个协调器和多个终端节点组成。在星型网络中，所有的通信都是通过协调器转发。这样的网络结构有三个缺点：一是会增加协调器的负载，对协调器的性能要求很高；二是协调协作都通过协调器转发的话，会极大的增加系统的延时，使得系统的实时性受到影响；三是单一节点的破坏造成整个网络的瘫痪，降低了网络的稳定性。
除了支持星型网络以外，ZigBee还支持树状（Tree）和网状（Mesh）等对等网络。在对等网络中，也存在一个PAN协调器（Coordinator），但是它已经不是网络的主控制器，而是主要起到发起网络和组网的作用。在对等网络中，一个设备在另一设备的通信范围之内，他们就可以互相通信。因此，对等网络拓扑结构统一构成较为复杂的网络结构。对等网络拓扑结构主要在工业检测和控制，无线传感网络，供应物资跟踪，农业智能化以及安全监控方面都有广泛的应用。在网络中，各个设备之间发送消息时，使用了多跳传输，以增大网络的覆盖范围。其中，组网的路由协议是采用了无线自组网按需平面距离矢量AODV路由协议（Ad Hoc On Demand Distance Vector Routing），无论是星型拓扑还是对等拓扑，
每个独立的PAN都有一个唯一的标志符PAN ID，用以同一个网络之内节点的互相识别和通信。
五、参考文献：
【1】 ZigBee紫峰技术及其应用蒋挺赵成林北京邮电大学出版社 2006 【2】 ZigBee技术实践教程高守玮吴灿阳北京航空航天大学出版社2009 【3】 ZigBee技术基础及案例分析金纯罗祖秋等国防工业出版社 2008 【4】 ZigBee无线网技术入门与实践李文仲北京航空航天大学出版社 2007 【5】 ZigBee2007/PRO协议栈试验与实践李文仲段朝玉北京航空航天大学出版社 2009
根据应用和市场需要定义了ZigBee 协议的分层架构，其协议的体系结构如图1 所示，其中物理层（physical layer，PHY）和媒介访问控制层（medium access control sub-layer,MAC）是由IEEE802.15.4-2003 标准定义的，在这个底层协议的基础上ZigBee 联盟定义了网络层（network layer,PHY）和应用层（application layer,APL）架构. 图1 zigbee协议栈体系结构 物理层规范 物理层定义了它与MAC 层之间的两个接口：数据服务接口PD-SAP 和管理服务接口PLME-SAP，其中PD-SAP 接口还为物理层提供了相应的数据服务，负责从无线物理信道上收发数据，而PLME-SAP 接口同时为物理层提供相应的管理服务，用于维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层负责数据的调制、发送和接收、空闲信道评估（clear channel assessment,CCA）信道能量的监测（energy detect,ED）和链接质量指示（link quality indication，LQI）等。物理层帧结构由同步头、物理层帧头和物理层有效载荷三部分组成，如表1 所示。
同步头又包括32bit 的前同步码和8bit 的帧定界符，前同步码用来为数据收发提供码元或数据符号的同步；帧界定符用来标识同步域的结束及数据的开始。物理层帧头包括7bit 的帧长度和1bit 的预留位，帧长度定义了物理层净荷的字节数。物理层有效载荷就是MAC层的帧内容。 表一物理层帧格式 媒体接入控制层规范 MAC 层定义了它与网络层之间的接口，包括提供给网络层的数据服务接口MLDE-SAP 和管理服务接口MLME-SAP，同时提供了MAC 层数据服务和MAC 层管理服务。MAC层数据服务主要实现数据帧的传输；MAC 层管理服务主要负责媒介访问控制、差错控制等。 MAC 层主要功能包括以下几个方面： （1）ZigBee 协调器产生网络信标 （2）设备与信标同步 （3）支持节点加入或着退出操作 （4）信道接入方式采用免冲突载波检测多路访问（CSMA-CA）机制 （5）建立并维护保护时隙机制 （6）为设备提供安全支持 MAC 帧格式由三个基本部分组成：MAC 帧头、MAC 帧载荷和MAC 帧尾。不同类型的MAC 帧，其帧头和帧尾都是一样的，只是MAC 帧载荷有差别，通用MAC 帧格式如表2所示。 表二通用MAC帧格式 网络层规范 网络层定义了它与应用层之间的接口，包括提供给应用层的数据服务接口NLDE-SAP和管理服务接口NLME-SAP , 同时提供了网络层数据服务和网络层管理服务。网络层主要负责拓扑结构的建立和网络的维护，具体的功能如下：（1）初始化网络，即建立一个新的包含协调器、路由器和终端设备的网络（2）设备连接和断开时所采用的机制 （3）对一跳邻居节点的发现和相关节点信息的存储 （4）ZigBee 协调器和路由器为新加入节点分配短地址
1Zigbee协议栈相关概念 1.1近距离通信技术比较： 近距离无线通信技术有wifi、蓝牙、红外、zigbee，在无线传感网络中需求的网络通信恰是近距离需求的，故，四者均可用做无线传感网络的通信技术。而，其中（1）红外（infrared）：能够包含的信息过少；频率低波衍射性不好只能视距通信；要求位置固定；点对点传输无法组网。（2）蓝牙（bluetooth）：可移动，手机支持；通信距离10m；芯片价格贵；高功耗（3）wifi：高带宽；覆盖半径100m；高功耗；不能自组网；（4）zigbee:价格便宜；低功耗；自组网规模大。?????WSN中zigbee通信技术是最佳方案，但它连接公网需要有专门的网关转换→进一步学习stm32。 1.2协议栈 协议栈是网络中各层协议的总和，其形象的反映了一个网络中文件传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。 1.2.1Zigbee协议规范与zigbee协议栈 Zigbee各层协议中物理层（phy）、介质控制层（mac）规范由IEEE802.15.4规定，网络层（NWK）、应用层（apl）规范由zigbee联盟推出。Zigbee联盟推出的整套zigbee规范：2005年第一版ZigBeeSpecificationV1.0，zigbee2006，zigbee2007、zigbeepro zigbee协议栈：很多公司都有自主研发的协议栈，如TI公司的：RemoTI，Z-Stack，SimpliciTI、freakz、msstatePAN 等。 1.2.2z-stack协议栈与zigbee协议栈 z-stack协议栈与zigbee协议栈的关系：z-stack是zigbee协议栈的一种具体实现，或者说是TI公司读懂了zigbee 协议栈，自己用C语言编写了一个软件—---z-stack，是由全球几千名工程师共同开发的。ZStack-CC2530-2.3.1-1.4.0软件可与TI的SmartRF05平台协同工作，该平台包括MSP430超低功耗微控制器(MCU)、CC2520RF收发器以及CC2591距离扩展器，通信连接距离可达数公里。 Z-Stack中的很多关键的代码是以库文件的形式给出来，也就是我们只能用它们，而看不到它们的具体的实现。其中核心部分的代码都是编译好的，以库文件的形式给出的，比如安全模块，路由模块，和Mesh自组网模块。与z-stack 相比msstatePAN、freakz协议栈都是全部真正的开源的，它们的所有源代码我们都可以看到。但是由于它们没有大的商业公司的支持，开发升级方面，性能方面和z-stack相比差距很大，并没有实现商业应用，只是作为学术研究而已。 还可以配备TI的一个标准兼容或专有的网络协议栈（RemoTI，Z-Stack，或SimpliciTI）来简化开发,当网络节点要求不多在30个以内，通信距离500m-1000m时用simpliciti。 1.2.3IEEE802.15.4标准概述 IEEE802.15.4是一个低速率无线个人局域网(LowRateWirelessPersonalAreaNetworks，LR-WPAN)标准。定义了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)。 LR-WPAN网络具有如下特点： ◆实现250kb/s，40kb/s，20kb/s三种传输速率。 ◆支持星型或者点对点两种网络拓扑结构。 ◆具有16位短地址或者64位扩展地址。 ◆支持冲突避免载波多路侦听技术(carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance，CSMA/CA)。（mac层） ◆用于可靠传输的全应答协议。(RTS-CTS) ◆低功耗。 ◆能量检测(EnergyDetection，ED)。 ◆链路质量指示(LinkQualityIndication，LQI)。 ◆在2.45GHz频带内定义了16个通道；在915MHz频带内定义了10个通道；在868MHz频带内定义了1个通道。 为了使供应商能够提供最低可能功耗的设备，IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，电气及电子工程师学会)定义了两种不同类型的设备：一种是完整功能设备(full．functionaldevice，FFD)，另一种是简化功能设备
ZigBee测试与协议分析 1 前言 ZigBee协议栈包括物理层协议(IEEE802.15.4)和上层软件协议(ZigBee 2007以及其他的ZigBee网络协议）。本文将从这两方面来了解这些协议，通过介绍如何捕获及如何理解关键参数，深层次剖析ZigBee技术。有了这些本质性的认识，对于分析解决无线产品应用问题，会有很大的帮助。 2 物理层分析 ZigBee的物理层为IEEE802.15.4标准所规定，定义了ZigBee底层的调制编码方式。这些规约大多是芯片设计者需要关心的，对于应用开发来说，更关心的是衡量一个芯片、一个射频系统性能的参数。在过去的文章中，已介绍了输出功率、接收灵敏度和链路预算等参数，这一讲将更深入地介绍一个调制质量的参数：EVM。EVM指的是误差向量（包括幅度和相位的矢量），表征在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差，。从EVM参数中，可以了解到一个输出信号的幅度误差及相位误差。 EVM是衡量一个RF系统总体调制质量的指标，定义为信号星座图上测量信号与理想信号之间的误差，它用来表示发射器的调制精度，调制解调器、PA、混频器、收发器等对它都会有影响。EVM数据和眼图。 了解完这个参数之后，再看看实际测试中是如何获取EVM参数的。 ZigBee物理层的测试，在产品研发、生产和维护阶段，可以分别采用不同的仪器。 (1)产品研发阶段要测量EVM参数，需要使用带协议解析的频谱仪，最好是自带相应协议插件的仪器，可以使用安捷伦PXA N9030A频谱分析仪+8960B插件(选配了ZigBee分析插件)。这些仪器可以测试出ZigBee调制信号的星座图、实时数据和眼图等信息，在芯片级开发过程中，需要考量高频电容电感以及滤波器等的单个及组合性能，特别需要注意的是ZigBee信号的临道抑制参数，利用PXA N9030A的高分辨率，可以查看点频的带外信号，这些细节在更换射频器件供应商时，需要仔细测量，一般数字电路抄板比较容易，因为器件性能的影响不是很大，只要值和封装对了就可以，但是射频前端的设计上，即使原样的封装、容值和感值，供应商不一样，射频参数也是不一样的，板材的选用也极大地影响着阻抗匹配，因此复制和再开发都有较大难度。合格的测试工具，加上有质量保证的射频器件供应商资源，方能真正具备RF设计能力。安捷伦PXA N9030A频谱分析仪。 (2)批量生产阶段在批量生产中，不可能将实验室的研发测试仪器搬到工厂，因此，需要便携小巧的测试设备，这时可用罗德与斯瓦茨公司的热功率探头，如NRP-Z22，做一个2.4 GHz的输出功率测试，保证能够输出公差允许的功率信号即可，因为在生产中，射频器件的焊接不良、馈线连接头的接触不良，都会造成输出功率的下降甚至消失。需要注意的是，探头非常容易被静电损坏，必须要带上防静电手套进行操作，返修过程如需要经过德国，则时间长，经费也不便宜，不是很严重的损坏倒是可以在深圳维修中心处理。NRP-Z22。 (3)应用阶段在现场出现问题时，ZigBee节点已经安装到现场，不能逐一拆下来测试，并且周围的电磁环境也是没办法在单个节点上检测到，这时就需要手持式的频谱仪进行现场勘查了，例如安捷伦公司的N9912A手持式频谱仪。使用该频谱仪，可以完成无线系统设计初期的现场勘查工作，检测现场各个地点是否有异常电磁干扰，对于ZigBee来说，当然是检测是否有持续的WIFI信号干扰了。同时，更为详细的现场勘查，还包括在定点进行数据发送，预期覆盖点进行信号强度分析，以实地评估墙体等障碍物的信号衰减，在已经架设好的ZigBee网络中，也可以检测信号覆盖，数据通信是否正常等。N9912A。
竭诚为您提供优质文档/双击可除 zigbee,ha协议标准 篇一：zigbee3.0协议姗姗来迟,首批产品已经推出 zigbee3.0姗姗来迟，顶尖产品已经推出 zigbee联盟(zigbeealliance)今天宣布，将其市场领先的无线标准统一成名为zigbee3.0的单一标准。该标准将为最广泛的智能设备提供互操作性，让消费者和企业能获得可无缝协作并为人们日常生活带来便利的创新产品与服务。 当今有数以千万的设备采用了zigbee标准，为消费者 带来极大好处，zigbee3.0的发布让这些标准得以统一。zigbee3.0标准让用于家庭自动化、连接照明和节能等领域 的设备具备通信和互操作性，因此产品开发商和服务提供商可以打造出更加多样化、完全可互操作的解决方案。开发商可以用新标准来定义目前基于zigbeepRo标准的所有设备类型、命令和功能。 飞利浦(philips)互联照明部营销与合作关系主管Filipjandepauw表示：“让消费者满意是飞利浦hue智能照 明系统的核心驱动力。消费者希望他们的智能设备简单好用，因此我们会继续带来容易控制和创造的更加丰富的照明新
体验。zigbee协议是实现这一目标的关键推动力，覆盖更广泛的zigbee3.0标准进一步实现了不同设备间的无缝通信，从而使我们能够为用户提供更强大的功能。更广泛的互操作性让创造新的用例和提升消费者满意度变得更简单。” zigbee3.0覆盖了最广泛的设备类型，包括家庭自动化、照明、能源管理、智能家电、安全装置、传感器和医疗保健监控产品。它同时支持易于使用的diy设备以及专业安装系统。基于ieee802.15.4标准、工作频率为2.4ghz(全球通用频率)的zigbee3.0使用zigbeepRo网络，以便为最小、功耗最低的设备提供可靠通信。目前基于zigbeehomeautomation(家庭自动化)和zigbeelightlink的zigbeecertified认证产品可与zigbee3.0互操作。欲查看统一成zigbee3.0的标准的完整列表，请访问官网 /retype/zoom/1b4a9975eff9aef8941e06f5pn=2&x=0&y=126 8&raww=561&rawh=20&o=png_6_0_0_135_299_631_23_892.9 79_1262.879&type=pic&aimh=17.112299465240643&md5sum =0e396de6e9a428054feedca137422c24&sign=dc869e5ba0&z oom=&png=2119-5028&jpg=0-0"target="_blank">点此查看j.m.Richardson说：“zigbee联盟一直认为，真正的互操作性来自于各个级别尤其是跟用户关系最为密切的应用 级的标准。联盟成员在从全球产品销售中总结的经验教训让
无线盛世《快速进入ZB世界》
Ver:1
进入Zigbee世界的准备工作
§ 首先，我们需具备一些硬件设备及平台。以下 我就罗列一下Zigbee开发基本工具： § 计算机：不管是设计电路还是编程开发都是离 不开它的。 § Zigbee开发板：对于初学者来说，Zigbee开发 板无疑是最佳选择。有了开发板，你可以在我 们成熟设计的基础上学习或者做自己的设计。 § Zigbee模块：集MCU，RF，天线设计于一体 的Zigbee模块。使用它，我们可省去设计天线 及IC周边电路设计的复杂工作。
进入Zigbee世界的准备工作
§ Zigbee仿真器：是集烧写程序、在线编程和在线仿真 功能于一身的开发过程工作中必不可少的开发工具。 编程器既能对CC243x芯片（其实包括TI产品中的CC 系列的大部分芯片）进行烧写程序（hex标准文件程序 ），也能对CC243x芯片进行在线编程和仿真，让我们 能方便地在线调试开发，从而大大地提高了开发效率 。 § Zigbee协议分析仪：ZigBee的设计开发者必不可少的 工具！ZigBee协议分析仪具有广泛的功能，包括：分 析以及解码在PHY、MAC、NETWORK/SECURITY、 APPLICATION FRAMEWORK、和APPLICATION PROFICES等各层协议上的信息包；显示出错的包以 及接入错误；指示触发包；在接收和登记过程中可连 续显示包。
进入Zigbee世界的准备工作
§ 再次,我们需要在将用于开发Zigbee的计 算机平台上安装这些软件： § Zigbee协议分析软件（sniffer） § 程序烧写软件（Flash Programmer） § IAR公司的EW8051 version 7.20I/W32 。
1.概述 1.1解析ZigBee堆栈架构 ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC和PHY层。ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。图1-1给出了这些组件的概况。 1.1.1ZigBee堆栈层 每个ZigBee设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。公共模板可以确保不同供应商的设备在相同应用领域中的互操作性。 设备是由模板定义的，并以应用对象(Application Objects)的形式实现(见图1-1)。每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件。 图1-1 zigbe堆栈框架 从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接(例如，一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行通信，目的是将这些灯点亮)。 端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器，在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。图1-1-2就是设备及其接口的一个例子：
图1-1-2 每个接口都能接收(用于输入)或发送(用于输出)簇格式的数据。一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。应用程序可以通过端点0与ZigBee 堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为ZigBee设备对象 (ZD0)。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留端点。 所有端点都使用应用支持子层(APS)提供的服务。APS通过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带灯的开关。APS使用网络层(NWK)提供的服务。NWK负责设备到设备的通信，并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以通过ZigBee设备对象(ZD0)对网络层参数进行配置和访问。 1.1.2 80 2.15.4 MAC层 IEEE 802.15.4标准为低速率无线个人域网(LR-WPAN)定义了OSI模型开始的两层。PHY层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于2450MHz波段和868/915MHz 波段。2450MHz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868 /915MHz波段中，868MHz支持1个数据速率为20kbps的信道，915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网络的同步，支持关联和去关联以及MAC 层安全：它能提供二个设备之间的可靠链接。 1.1.3 关于服务接入点 ZigBee堆栈的不同层与802.15.4 MAC通过服务接入点(SAP)进行通信。SAP是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。 ZigBee堆栈的大多数层有两个接口：数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。 1.1.4 ZigBee的安全性 安全机制由安全服务提供层提供。然而值得注意的是，系统的整体安全性是在模板级定义的，这意味着模板应该定义某一特定网络中应该实现何种类型的安全。 每一层(MAC、网络或应用层)都能被保护，为了降低存储要求，它们可以分享安全钥匙。SSP是通过ZD0进行初始化和配置的，要求实现高级加密标准(AES)。ZigBee规范定义了信任中心的用
典型的智能家居网络总体结构图 智能家居系统模块整体框图
ZigBee是一种标准，该标准定义了短距离、低速率传输速率无线通讯所需要的一系列通信协议。基于ZigBee的无线网络所使用的工作频段为868MHz、915MHz和2.4GHz，最大数据传输速率为250Kbps。 ZigBee无线网络共分为5层：物理层（PHY），介质访问控制层（MAC），网络层（NWK），应用程序支持子层（APS），应用层（APL）。 总体而言，ZigBee技术有如下特点：高可靠性，低成本，低功耗，高安全性，低数据速率
Zigbee网络中的设备主要分为三种： 1，协调器，协调器节点负责发起并维护一个无线网络，识别网络中的设备加入网络，一个ZigBee 网络只允许有一个ZigBee 协调器； 2，路由器，路由器节点支撑网络链路结构，完成数据包的转发；。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。 3，终端节点，负责数据采集和可执行的网络动作。 从功能上，zigbee节点应由微控制器模块、存储器、无线收发模块、电源模块和其它外设功能模块组成。 ZigBee/IEEE802.15.4定义了两种类型的设备：它们是全功能设备（FFD，Full Function Device）和精减功能设备（RFD，Reduced Function Device）。FFD可以当作一个网络协调器或者一个普通的传感器节点，它可以和任何其他的设备通讯，传递由RFD发来的数据到其他设备，即充当了路由的功能。而RFD只能是传感器节点，它只能和FFD进行通讯，经过FFD可以将自己测得数据传送出去。在ZigBee网络中大多是这两种设备，网络中结点数理论上最多可达65，536个，可以组成三种类型网络：星型、网状型和树型。 星状网络由一个PAN 协调器和多个终端设备组成，只存在PAN 协调器与终端的通讯，终端设备间的通讯都需通过PAN 协调器的转发。 树状网络由一个协调器和一个或多个星状结构连接而成，设备除了能与自己的父节点或子节点进行点对点直接通讯外，其他只能通过树状路由完成消息传输。 网状网络是树状网络基础上实现的，与树状网络不同的是，它允许网络中所有具有路由功能的节点直接互连，由路由器中的路由表实现消息的网状路由。 星型，如果用星型网络的话，在房间内的节点是否能够穿墙，与房间外的协调器进行正常通信。
Z i g b e e网关通信协议 Prepared on 24 November 2020
无线传感器网络（Zigbee）网关的的通信协议网关是通过串口与PC 机相连的。PC 机可以通过串口发送采集命令和收集采集数据,为了能有效管理这些数据,需要执行统一的数据通信格式。 下面介绍该系统中所使用的通用数据格式。 每一帧数据都采用相同的帧长度,且都带有帧头、数据和帧尾。具体格式如下: 如上所示,每一帧数据的长度都是32字节。除帧头和帧尾,每一帧数据都由命令头、发送地址、有效数据和校验和组成。 命令头:所执行的命令。 地址:所访问模块的长(前8字节)/短地址(后2字节)。 数据:传送各个参数、变量与返回值及各种需要突发发送的数据。校验和:从命令头到数据尾的加和校验,用于确定数据正确与否。注:命令头、地址的长地址部分和数据都采用ASCII码。 这个系统的命令分为3种,分别为 读命令R(ead):包括读各个传感器或网络状态命令。 测试命令T(est):测试LED、BEEP或电池寿命命令。 扩展板命令E(xtend):控制和读扩展板命令。 下面介绍具体命令格式。 1.读命令 1) RAS RAS(ReadallSensor):读传感器。
RAS具体格式如下: 需要加入地址和数据——地址:传感器模块地址;数 据:GM***/WD***。 传感器种类包括光敏:GM;温度:WD;可调电位器:AD。 (1)读取成功返回格式如下: 地址:加入传感器模块地址。 数据:传感器+ 测量值(ASSII码)。其中光敏:GM+ * * * (3 字节ASII码);温度:WD +***(3字节ASII码);可调电位器:AD+*** (3字节ASII码)。 (2)读取失败返回格式如下: 2) RND RND:无线网络发现。 RND 具体格式如下: 需要加入地址和数据———地址:无;数据:无,只需要命令头。(1)读取成功返回格式如下: 返回网络中节点的性质:RFD(终端节点)/ROU(路由器)+地址+第几个。 例如:如果返回第1个RFD 节点,则数据段为RFD01。具体格式如下： (2)读取成功结束格式如下: 2.测试命令 1) TLD
编号：_______________本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载 ZigBee协议架构 甲方：___________________ 乙方：___________________ 日期：___________________
(application layer,APL )架构. 图1 zigbee协议栈体系结构 物理层规范 物理层定义了它与MAC层之间的两个接口：数据服务接口PD-SAP和管理服务接口PLME-SAP其中PD-SAP接口还为物理层提供了相应的数据服务，负责从无线物理信道上收发数据,而PLME-SAPg口同时为物理层提供相应的管理服务，用丁维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层负责数据的调制、发送和接收、空闲信道评估(clear channel assessment,CCA)信道能量的监测(energy detect,ED )和链接质量指示(link quality indication , LQI)等。物理层帧结构由同步头、物理层帧头和物理层*效载荷三部分组成，如表1所示。 同步头乂包括32bit的前同步码和8bit的帧定界符，前同步码用来为数据收发提供码元或数据符号的同步；帧界定符用来标识同步域的结束及数据的开始。物理层帧头包括7bit的帧长度和1bit的预留位，帧长度定义了物理层净荷的字节数。物理层有效载荷就是MAC层的帧内容。 表一物理层帧格式
媒体接入控制层规范 MAC层定义了它与网络层之间的接口，包括提供给网络层的数据服务接口MLDE-SAFffi管理服务接口MLME-SAP同时提供了MAC层数据服务和MAC层管理服务。MA@数据服务主要实现数据帧的传输；MAC层管理服务主要负责媒介访问控制、差错控制等。 MAC层主要功能包括以下几个方面： (1) ZigBee协调器产生网络信标 (2) 设备与信标同步 (3) 支持节点加入或着退出操作 (4) 信道接入方式采用免冲突载波检测多路访问(CSMA-CA机制 (5) 建立并维护保护时隙机制 (6) 为设备提供安全支持 MAC帧格式由三个基本部分组成：MAC帧头、MAC帧载荷和MAC帧尾。不同类型的MAC帧，其帧头和帧尾都是一样的，只是MAC帧载荷有差别，通用MAC帧格式如表2所小。 表二通用MA#格式 网络层规范 网络层定义了它与应用层之间的接口 ,包括提供给应用层的数据服务接口 NLDE-SAP管理服务接口NLME-SAP，同时提供了网络层数据服务和网络层管理 服务。网络层主要负责拓扑结构的建立和网络的维护，具体的功能如下： (1) 初始化网络，即建立一个新的包含协调器、路由器和终端设备的网络 (2) 设备连接和断开时所采用的机制 (3) 对一跳邻居节点的发现和相关节点信息的存储 (4) ZigBee协调器和路由器为新加入节点分配短地址 （5）确保MAC正常工作，并且为应用层提供合适的服务接口 网络层帧结构包括网络层帧头（Network header, NHR和网络层载荷（Network payload,NPL）两部分，其中网络层帧头域由帧控制域、目的设备地址、源设备地址、广播半径和广播序列号等部分组成，通用网络帧的结构如表3所示。 表3通用网络层帧结构
竭诚为您提供优质文档/双击可除zigbee协议位于osi的哪层 篇一：zigbee无线网络协议层各层的作用 zigbee无线网络协议层各层的作用 zigbee无线网络协议层共分为4层，分别为phy层，mac 层，nwk层和apl层，各层作用的简单介绍如下。 1.phy层 在zigbee无线网络中，phy层位于协议层的最底层，是距离硬件最近的层，它直接控制并与无线收发器通信。phy 层负责激活发送或接受数据包的无线设备。phy层还选择信道的频率并确保该频道当前没有被任何一个其他网络中的设备所使用。 2.mac层 mac层为phy层和nwk层提供了接口，它负责产生信标和为信标（beacon-enabled网络）同步设备，mac层还提供建立连接和解除连接的服务。 3.nwk层 nwk层接口负责管理网络形成和路径选择。路径选择就是选择将信息转发到目标设备的路径。zigbeecoordinator
和router负责发现和维护网络中的路径，zigbee终端设备不能执行发现路径。zigbeecoordinator或者router将代表终端执行路径发现，zigbeecoordinator的nwk层负责建立一个新的网络和选择网络拓扑（树型，星型，或网状网络拓扑），zigbeecoordinator还为网络中的设备分配网络地址。 4.apl层 apl层是zigbee无线网络中的最高协议层并且管理应用对象。生产商开发应用对象来为各种应用定制一款设备，在zigbee设备中，应用对象控制和管理协议层，单个的设备中最多可以有240个应用对象。 在开发一个应用时，zigbee标准提供了使用应用框架的选择。应用框架是一系列关于特定应用消息格式和处理动作的协议。使用应用框架可以使不同供应商开发的同一款应用的产品之间有更好的互操作性。 篇二：网络题目+答案 选择： 1．ip、telnet、udp分别是osi参考模型的哪一层协议？ a．1、2、3b．3、4、5c．4、5、6d．3、7、4 2．如何跟踪Rip路由更新的过程？ a．showiprouteb．debugiprip c．showipripd．cleariproute* 3．Rip的最大跳数是：__________________
Zigbee协议栈中文说明 1.概述 1.1解析ZigBee堆栈架构 ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC和PHY层。ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。图1-1给出了这些组件的概况。 1.1.1ZigBee堆栈层 每个ZigBee设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。公共模板可以确保不同供应商的设备在相同应用领域中的互操作性。 设备是由模板定义的，并以应用对象(Application Objects)的形式实现(见图1-1)。每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件。 图1-1 zigbe堆栈框架 从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接(例如，一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行通信，目的是将这些灯点亮)。 端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器，在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。图1-1-2就是设备及其接口的一个例子：
图1-1-2 每个接口都能接收(用于输入)或发送(用于输出)簇格式的数据。一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。应用程序可以通过端点0与ZigBee 堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为ZigBee 设备对象 (ZD0)。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留端点。 所有端点都使用应用支持子层(APS)提供的服务。APS通过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带灯的开关。APS使用网络层(NWK)提供的服务。NWK负责设备到设备的通信，并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以通过ZigBee设备对象(ZD0)对网络层参数进行配置和访问。 1.1.2 80 2.15.4 MAC层 IEEE 802.15.4标准为低速率无线个人域网(LR-WPAN)定义了OSI模型开始的两层。PHY层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于2450MHz波段和868/915MHz 波段。2450MHz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868 /915MHz波段中，868MHz支持1个数据速率为20kbps的信道，915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网络的同步，支持关联和去关联以及MAC 层安全：它能提供二个设备之间的可靠链接。 1.1.3 关于服务接入点 ZigBee堆栈的不同层与802.15.4 MAC通过服务接入点(SAP)进行通信。SAP是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。 ZigBee堆栈的大多数层有两个接口：数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。 1.1.4 ZigBee的安全性 安全机制由安全服务提供层提供。然而值得注意的是，系统的整体安全性是在模板级定义的，这意味着模板应该定义某一特定网络中应该实现何种类型的安全。 每一层(MAC、网络或应用层)都能被保护，为了降低存储要求，它们可以分享安全钥匙。SSP是通过ZD0进行初始化和配置的，要求实现高级加密标准(AES)。ZigBee规范定义了信任中心的用途。信任中心是在网络中分配安全钥匙的一种令人信任的设备。 1.1.5 ZigBee堆栈容量和ZigBee设备 根据ZigBee堆栈规定的所有功能和支持，我们很容易推测ZigBee堆栈实现需要用到设备中的大量存储器资源。不过ZigBee规范定义了三种类型的设备，每种都有自己的功能要求：ZigBee
zigbee协议重要名词解释及英文缩写（转载）网络层功能: 1. 加入和退出网络 2. 申请安全结构 3. 路由管理 4. 在设备之间发现和维护路由 5. 发现邻设备 6. 储存邻设备信息 当适当的重新分配地址联合其他设备,ZIGBEE2006可以依赖于网络协调者建立一个新网络. ZIGBEE应用层由APS（应用支持）、AF（应用结构）、ZDO（ZIGBEE设备对象）和厂商自定义应用对象组成。 APS功能 1. 绑定维持工作台，定义一个两个合拢的设备进行比较建立他们的需要和服务。 2. 促进信息在设备之间的限制 3. 组地址定义，移除和过滤组地址消息 4. 地址映射来自于64位IEEE地址和16位网络地址 5. 分裂、重新组装和可靠数据传输 ZDO功能 1. 定义设备内部网络（ZigBee协调者和终端接点） 2. 开始和/或回答绑定请求 3. 在网络设备中建立一个网络安全关系 4. 在网络中发现设备和决定供给哪个应用服务 ZDO同样有责任在网络中发现设备和为他们提供应用服务。 1.1.4 网络拓扑 ZIGBEE网络层支持星状、树状和网状拓扑。在星状拓扑中网络受约束与单个设备，呼叫COORD。COORD有责任建立和维持在网络中发现的设备和其他所有设备，都知道的终端接点直接和COORD 通信。在网状和树状拓扑中，COORD有责任建立一个网络和选择几个关键网络参数，但是网络有有可能直接应用于ZigBee路由器。在树状网络中，利用分等级路由策略完成路由传输数据和控制消息直通网络。树状网络在802.15.4-2003中可以采用信标引导通信。网状网络将允许所有对等网络通信。ZIGBEE 路又将不能在网状网络中发射规则的IEEE802.15.4-2003信标。
无线通信在嵌入式系统中的应用讲座(28) ZigBee 测试与协议分析 1.1 前言 ZigBee 协议栈包括物理层协议[IEEE802.15.4]和上层软件协议[ZigBee 2007（以及其他的ZigBee 网络协议）]，本文将从这两方面来了解这些协议，通过介绍如何捕获，如何理解关键参数，使得我们得以深层次剖析ZigBee 技术，有了这些本质性的认识，对于分析解决无线产品应用问题，会有很大的帮助。 1.2 物理层分析 ZigBee 的物理层为IEEE802.15.4标准所规定，定义了ZigBee 底层的调制编码方式，这些规约大多是芯片设计者需要关心的，对于应用开发来说，我们更关心的是衡量一个芯片一个射频系统好坏的一个参数，在过去的文章中，我们了解过了输出功率，接收灵敏度和链路预算等参数，这一次我们更深入的去了解一个调制质量的参数：EVM 。 EVM 指的是误差向量（包括幅度和相位的失量），表征在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差，如图 1所示，从EVM 参数中，我们可以了解到一个输出信号的： ? 幅度误差； ? 相位误差。 图 1 矢量误差EVM 示意图 EVM 是衡量一个RF 系统总体调制质量指标，定义为信号星座图上测量信号与理想信号之间的误差，它用来表示发射器的调制精度，调制解调器、PA 、混频器、收发器等对它都会有影响。
图 2 EVM数据和眼图 了解完这个参数之后，我们看看实际测试中，是如何获取EVM参数的。 ZigBee物理层的测试，在产品研发、生产和维护阶段，分别使用以下三种仪器测试：1.产品研发阶段 要测量EVM参数，需要使用带协议解析的频谱仪，最好是自带相应协议插件的仪器i，可以使用安捷伦PXA N9030A频谱分析仪+8960B插件[选配了ZigBee分析插件]。这些仪器可以测试出ZigBee调制信号的星座图，实时数据和眼图等信息，在芯片级开发过程中，需要考量高频电容电感以及滤波器等的单个及组合性能，特别需要注意的是ZigBee信号的临道抑制参数，利用PXA N9030A的高分辨率，可以查看点频的带外信号，这些细节在更换射频器件供应商时，需要仔细测量，一般数字电路抄板比较容易，因为器件性能的影响不是很大，只要值和封装对了就可以，但是射频前端的设计上，即使原样的封装、容值和感值，供应商不一样，射频参数也是不一样的，板材的选用也极大的影响着阻抗匹配，因此复制和再开发都有较大难度。合格的测试工具，加上有质量保证的射频器件供应商资源，方能真正具备RF设计能力。 图 3 安捷伦PXA N9030A 2.批量生产阶段 在批量生产中，不可能将实验室的研发测试仪器搬到工厂，因此，需要便携小巧的测试设备，这时可用罗德与斯瓦茨公司的热功率探头，如NRP-Z22，做一个2.4Ghz的输出功率测试，保证能够输出公差允许的功率信号即可，因为在生产中，射频器件的焊接不良、馈线连接头的接触不良，都会造成输出功率的下降甚至消失。需要注意的是，探头非常容易被静电损坏，必须要带上防静电手套进行操作，返修过程如需要经过德国，则时间长，经费也不便宜，不是很严重的损坏倒是可以在深圳维修中心处理。
1、ZigBee协议栈简介 本节内容仅仅是对ZigBee协议栈的一些大家必须理解清楚的概念进行简单的讲解，并没有对ZigBee协议栈的构成及工作原理进行详细的讨论。让刚接触ZigBee协议栈的朋友们对它有个初步的感性认识，有助于后面使用ZigBee协议栈进行真正的项目开发。 什么是ZigBee协议栈呢？它和ZigBee协议有什么关系呢 协议是一系列的通信标准，通信双方需要共同按照这一标准进行正常的数据发射和接收。协议栈是协议的具体实现形式，通俗点来理解就是协议栈是协议和用户之间的一个接口，开发人员通过使用协议栈来使用这个协议的，进而实现无线数据收发。 图1展示了ZigBee无线网络协议层的架构图。ZigBee的协议分为两部分，IEEE 802.15.4定义了PHY（物理层）和MAC（介质访问层）技术规范；ZigBee 联盟定义了NWK（网络层）、APS（应用程序支持子层）、APL（应用层）技术规范。ZigBee协议栈就是将各个层定义的协议都集合在一直，以函数的形式实现，并给用户提供API(应用层)，用户可以直接调用。 图1 ZigBee无线网络协议层 在开发一个应用时，协议较底下的层与应用是相互独立的，它们可以从第三方来获得，因此我们需要做的就只是在应用层进行相应的改动。 介绍到这里，大家应该清楚协议和协议栈的关系了吧，是不是会想着怎么样才能用协议栈来开发自己的项目呢？技术总是不断地在发展地，我们可以用ZigBee厂商提供的协议栈软件来方便地使用ZigBee协议栈（注意：不同厂商提供的协议栈是有区别的，此处介绍TI推出的ZigBee 2007协议栈也称Z-Stack）。 Z-stack是挪威半导体公司Chipcon(目前已经被TI公司收购)推出其CC2430开发平台时，推出的一款业界领先的商业级协议栈软件，由于这个协议栈软件的出现，用户可以很容易地开发出具体的应用程序来，也就是大家说的掌
无线传感器网络（Zigbee）网关的的通信协议网关是通过串口与PC 机相连的。PC 机可以通过串口发送采集命令和收集采集数据,为了能有效管理这些数据,需要执行统一的数据通信格式。 下面介绍该系统中所使用的通用数据格式。 每一帧数据都采用相同的帧长度,且都带有帧头、数据和帧尾。具体格式如下: 如上所示,每一帧数据的长度都是32字节。除帧头和帧尾,每一帧数据都由命令头、发送地址、有效数据和校验和组成。 命令头:所执行的命令。 地址:所访问模块的长(前8字节)/短地址(后2字节)。 数据:传送各个参数、变量与返回值及各种需要突发发送的数据。 校验和:从命令头到数据尾的加和校验,用于确定数据正确与否。注:命令头、地址的长地址部分和数据都采用ASCII码。 这个系统的命令分为3种,分别为 ?读命令R(ead):包括读各个传感器或网络状态命令。 ?测试命令T(est):测试LED、BEEP或电池寿命命令。 ?扩展板命令E(xtend):控制和读扩展板命令。
下面介绍具体命令格式。 1.读命令 1) RAS RAS(ReadallSensor):读传感器。 RAS具体格式如下: 需要加入地址和数据——地址:传感器模块地址;数据:GM***/WD***。传感器种类包括光敏:GM;温度:WD;可调电位器:AD。 (1)读取成功返回格式如下: 地址:加入传感器模块地址。 数据:传感器+ 测量值(ASSII码)。其中光敏:GM+ * * * (3 字节ASII 码);温度:WD +***(3字节ASII码);可调电位器:AD+*** (3字节ASII 码)。
(2)读取失败返回格式如下: 2) RND RND:无线网络发现。 RND 具体格式如下: 需要加入地址和数据———地址:无;数据:无,只需要命令头。 (1)读取成功返回格式如下: 返回网络中节点的性质:RFD(终端节点)/ROU(路由器)+地址+第几个。例如:如果返回第1个RFD 节点,则数据段为RFD01。具体格式如下： (2)读取成功结束格式如下: