Zigbee协调器串口通信协议分析-KC07060502-a01解析

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ZigBee协议

ZigBee协议协议名称：ZigBee协议一、引言ZigBee协议是一种低功耗、低速率、近距离无线通信协议，主要用于物联网设备之间的通信。

本协议旨在定义物联网设备之间的通信规范，以促进设备之间的互联互通，提高物联网系统的可靠性和效率。

二、术语和定义在本协议中，以下术语和定义适用：1. ZigBee设备：指采用ZigBee协议的物联网设备。

2. ZigBee协调器：指在ZigBee网络中具有协调和管理功能的设备。

3. ZigBee终端设备：指在ZigBee网络中具有执行特定功能的设备。

4. ZigBee路由器：指在ZigBee网络中具有路由功能的设备。

5. ZigBee网络：指由ZigBee设备组成的网络。

三、协议规范1. ZigBee网络拓扑结构ZigBee网络采用星型拓扑结构，其中一个ZigBee协调器作为网络的中心，控制和管理其他ZigBee终端设备和路由器。

ZigBee终端设备通过路由器与协调器进行通信。

2. ZigBee网络通信2.1 ZigBee设备的加入新的ZigBee设备可以通过加入过程加入到现有的ZigBee网络中。

加入过程包括设备的发现、认证和关联等步骤，以确保设备的合法性和网络的安全性。

2.2 ZigBee网络层次结构ZigBee网络分为三个层次：应用层、网络层和物理层。

应用层负责设备之间的数据交换和协调；网络层负责路由选择和数据转发；物理层负责无线信号的传输和接收。

2.3 ZigBee网络通信协议ZigBee网络通信协议采用基于IEEE 802.15.4标准的MAC层和PHY层协议。

MAC层协议定义了设备之间的数据传输规则和网络管理机制，PHY层协议定义了无线信号的调制解调和传输方式。

3. ZigBee设备功能规范3.1 ZigBee协调器功能规范ZigBee协调器具有以下功能：- 网络管理：负责管理ZigBee网络的拓扑结构、路由选择和设备加入过程。

- 数据协调：负责协调设备之间的数据交换和通信。

ZigBee自组网地址分配与路由协议技术详解

需要注意的是： Coordinator 和 Router 节点可以包含自己的子节点。 End Device 不能有自己的子节点。有同一个父节点的节点之间称为兄弟节点有同一个祖父节点的节点之间称为堂兄弟节点每一个节点都只能和他的父节点和子节点之间通讯。
如果需要从一个节点向另一个节点发送数据，那么信息将沿着树的路径向上传递到最近的祖先节点然后再向下传递到目标节点。这种拓扑方式的缺点就是信息只有唯一的路由通道。另外信息的路由是由协议栈层处理的，整个的路由过程对于应用层是完全透明的
如果一个设备 Cskip(d)的值为 0，则没有路由能力，该设备为终端设备；如果一个设备 Cskip(d)的值大于 0，则有路由能力，该设备为路由器设备。网络中分配地址为（n 为当前分配节点个数）终端：An=Ak+1+Cskip(d)*(n-1) 路由器：An=Ak+Cskip(d)*Rm*(n-1); 下一个路由器设备分配地址为前一个已分配路由器地址加 Cskip 偏移量 CurNodeInfo.NextRouterAddr+ = CurNodeInfo.Cskip; 下一个要分配的终端设备地址为前一个已知分配地址+1 CurNodeInfo.NextEndDevAddr++;
ZigBee 树状路由机制
假设一个路由器要发送数据包到目标地址 D。这个路由器的网络地址个网络深度为 A 和 d。它首先会判断目标地址设备是否是它的子设备，应当满足： A < D < A+Cskip(d-1) 如果目标设备是它的子设备，下一跳地址就是
否则，路由器将此数据包发向它的父节点。
通常在支持网状网络的实现上，网络层会提供相应的路由探索功能，这一特性使得网络层可以找到信息传输的最优化的路径。需要注意的是，以上所提到的特性都是由网络层来实现，应用层不需要进行任何的参与。网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能；

ZigBee安全协议分析

ZigBee安全协议分析摘要：ZigBee作为短距离无线通信的代表，其安全协议依然遵循现代密码学的基本原理，本文首先概述了Zigee安全协议，然后描述了ZigBee安全协议的各个阶段，包括配对阶段、身份认证与协商阶段、通信安全保护阶段，最后描述了ZigBee的设备安全。

关键字: ZigBee安全协议，认证与加密，设备安全1.ZigBee安全协议概述ZigBee 是一种安全的短距离无线通信系统，ZigBee安全协议提供了基本的安全功能。

包括安全密钥创建、安全密钥传输、对称加密帧保护和安全设备管理，ZigBee安全协议流程经历了三个阶段，包括配对阶段、身份认证与协商阶段、通信安全保护阶段。

1.ZigBee配对阶段配对用于在协调器节点和路由器或者终端节点之间形成关联。

ZigBee支持对称密码体系，支持以下几种配置[1]：（1）配置密钥：通过预配置的方法，将128bit共享密钥预配置在节点间。

（2）配置口令：用户在节点间上输入相同的口令。

口令经过口令变换算法变换为128bit的共享密钥。

（3）配置bootstrap：从bootstrap获取口令，节点获取到bootstrap发送的口令，基于口令变换为128bit的共享密钥。

（4）不配置任何信息：节点间直接配对，无需输入。

第一种配置方式无需输入和输出设备，是最方便的配置方式，也是ZigBee推荐的方式，第二种配置方式需要输入和输出设备，增加了成本，但可以证明用户在现场以强化安全，第三种方式需要额外的节点信任的第三方bootstrap，使网络更加复杂，但是若网络节点很多（ZigBee理论上支持4K的节点），则前两种方案网络中的共享密钥或口令为n*(n-1)/2（假设n为网络的节点数）[1]，密钥或口令数量极大，密钥或口令安全管理困难，而使用第三种配置方案，则口令数为n，大大减少了口令数，简化了口令的安全管理。

第四种配置最为简单，对用户最友好，实际网络中大量使用，但极易受到中间人[1]攻击。

ZIGBEE技术规范与协议栈分析

ZIGBEE技术规范与协议栈分析篇一：ZigBee知识无线龙1.协议栈工作流程和无线收发控制 LED 实验内容：1. ZigBee 协议栈简介2. 如何使用 ZigBee 协议栈3. ZigBee 协议栈的安装、编译与下载4. 协议栈无线收发控制 LED5. 协议栈工作流程实现现象：协调器、终端上电，组网成功后 D1 灯闪烁 1. ZigBee 协议栈简介什么是 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 2. 如何使用 ZigBee 协议栈协议栈是协议的实现，可以理解为代码，函数库，供上层应用调用，协议较底下的层与应用是相互独立的。

商业化的协议栈就是给你写好了底层的代码，符合协议标准，提供给你一个功能模块给你调用。

你需要关心的就是你的应用逻辑，数据从哪里到哪里，怎么存储，处理；还有系统里的设备之间的通信顺序什么的，当你的应用需要数据通信时，调用组网函数给你组建你想要的网络；当你想从一个设备发数据到另一个设备时，调用无线数据发送函数；当然，接收端就调用接收函数；当你的设备没事干的时候，你就调用睡眠函数；要干活的时候就调用唤醒函数。

所以当你做具体应用时，不需要关心协议栈是怎么写的，里面的每条代码是什么意思。

Zigbee无线通信技术分析讲解1

三级安全模式
高安全短时延
近距离 15ms 30ms
10～100m 1~3km
ZigBee的频带和数据传输率
频带 2.4GHz 868MHz 915MHz 780MHz (ATMEL FIRST) 国欧球围数据传输 250 kbps 20 kbps 40 kbps 250 kbps 16 1 10 4 数
ZigBee网络中传输的三类数据
周期性数据：周期性数据：如家庭中水、电、气三表数据的传输；烟雾传感器间断性数据：如电灯、家用电器的控制等数据的传输间断性数据：反复性的低反应时间的数据：反复性的低反应时间的数据：如鼠标、操作杆传输的数据
100
1000
短程 < < < < > > > > 程
文本Biblioteka 因特网/声音因特网声音
压缩图片多通道数字图像
实际数据传输率> 低<实际数据传输率>高
线网络标
较
近距离无线通信技术
Zigbee技术及特征技术及特征
IEEE802.15.4
ZigBee协议栈 Zigbee技术应用领域
什么是zigbee
器 RF功率放大器 RF 放大器线电源线电源
短距离无线通信技术特点
发射功率：几微瓦~100微瓦通信距离：几厘米~几百米主要在房间内使用全向天线和线路板天线不需要申请无线频道高频操作
UWB NFC
短程无线网络标准
WWAN
传输范围
WMAN
WLAN
WPAN
0.01
0. 1 1 10 数据传输率（数据传输率（Mbps））
上层软件包及应用描述兼容性及认证测试商标

针对ZigBee协议范文栈的分析

针对ZigBee协议范文栈的分析通过物理层提供的具体服务，在MAC层中，ZigBee协议实现了两个物理设备之间的稳定数据通信链路，并且采用带冲突避免的载波侦听多路访问的控制方法，实现了ZigBee信道的访问冲突问题。

同时，ZigBee协议还设计了专门的功能从而实现时隙保护、数据发送、检测、跟踪等基本功能，从而有效保障数据链路层通信。

ZigBee协议在MAC层的数据包结构，规定了MAC头、尾和MAC净荷，其中MAC头定义了数据帧的序列号、目标地址和PAN标识符以及源地址和PAN标识符，MAC尾则表示MAC数据包结束，MAC净荷则是MAC层的主要传输部分，是包含了具体的上层数据。

在ZigBee协议中，对网络层的功能进行定义，其主要功能是为上层应用层提供服务，同时保障MAC层工作有效。

针对网络层的具体功能，ZigBee规定了网络层数据的处理规则、路由跳转规则、发送和接受的规则，在网络层数据通信的数据结构中，网络层头规定了目的地址、源地址以及多点传送的控制信息，而网络层净荷则是包含了网络层的具体传输数据，在ZigBee针对网络层数据传输规则下进行数据和控制指令的传送。

针对应用层，ZigBee定义了APS、ZDO和应用对象。

其中APS为应用支持层，主要是为ZigBee物理设备之间的绑定信息传输，同时为物理设备对象和应用对象相关的服务和应用提供接口，从而为物理设备提供服务。

ZDO是ZigBee的设备对象的专门程序，通过ZigBee的服务原语来执行ZigBee网络中的协调器、路由器以及各个终端设备之间的信息数据和控制指令的传输。

应用层的数据传输报文包含了帧头和应用层净荷两部分，枕头数据包括了目的地址、源地址、集团地址以及针对数据帧控制的信息，应用层净荷则包含了应用层的传输数据。

2.2ZigBee协议栈的服务原语在ZigBee协议栈中，由不同的层级构成了整个体系结构，作为一个有机整体，ZigBee设备要求在工作时能够准确无误且有效，这就需要协议栈中层与层之间的协作共性和效率较高，在ZigBee协议栈中，服务原语作为基本的操作单元来实现ZigBee协议栈各层之间的数据传输和信息关联。

ZigBee协议

ZigBee协议协议名称：ZigBee协议一、引言ZigBee协议是一种低功耗、低数据速率的无线通信协议，旨在为物联网设备提供可靠的通信解决方案。

本协议旨在定义ZigBee网络的架构、通信规范、安全性要求等，以确保各种设备之间的互操作性和数据传输的可靠性。

二、范围本协议适用于使用ZigBee技术的无线通信设备，包括但不限于传感器、控制器、智能家居设备等。

它定义了设备之间的通信方式、数据格式、网络拓扑结构以及安全机制等。

三、术语和定义在本协议中，以下术语和定义适用于所有相关方：1. ZigBee：一种基于IEEE 802.15.4标准的低功耗无线通信技术。

2. ZigBee设备：使用ZigBee协议进行通信的无线设备。

3. ZigBee协调器：ZigBee网络中的主节点，负责网络的组网和管理。

4. ZigBee路由器：ZigBee网络中的中继节点，负责数据转发和扩展网络覆盖范围。

5. ZigBee终端设备：ZigBee网络中的从节点，负责与其他设备进行通信。

6. PAN（Personal Area Network）：个人局域网，由一个协调器和一组终端设备组成。

7. 网络拓扑结构：ZigBee网络中各个设备之间的连接方式和关系。

8. 网络层：ZigBee协议栈中的一层，负责设备之间的路由和寻址。

9. 应用层：ZigBee协议栈中的一层，负责设备之间的数据交互和功能定义。

10. 安全性：保护ZigBee网络免受未经授权的访问、攻击和数据泄露的能力。

四、ZigBee网络架构1. 网络拓扑结构ZigBee网络采用星型、树型或网状拓扑结构。

其中，星型拓扑结构由一个协调器和一组终端设备组成，所有终端设备都直接与协调器相连。

树型拓扑结构由一个协调器、一组路由器和一组终端设备组成，路由器负责数据转发。

网状拓扑结构由多个协调器、路由器和终端设备组成，形成一个自组织的网络。

2. ZigBee协调器ZigBee协调器是ZigBee网络的主节点，负责网络的组网和管理。

ZigBee协议

ZigBee协议协议名称：ZigBee协议一、引言ZigBee协议是一种低功耗、低速率、短距离无线通信协议，旨在提供可靠的无线连接和简单的网络配置，适用于物联网设备之间的通信。

本协议旨在规定ZigBee协议的技术要求、通信规范和网络架构，以确保设备之间的互操作性和数据传输的安全性。

二、范围本协议适用于ZigBee协议的设计、开发、实施和使用，涵盖以下方面：1. ZigBee协议的物理层和数据链路层规范；2. ZigBee网络的组网和路由规则；3. ZigBee设备的功能、性能和互操作性要求；4. ZigBee网络的安全机制。

三、术语和定义在本协议中，以下术语和定义适用：1. ZigBee：一种低功耗、低速率、短距离无线通信技术，基于IEEE 802.15.4标准；2. ZigBee设备：采用ZigBee协议的物联网设备，包括传感器、执行器、控制器等；3. ZigBee网络：由多个ZigBee设备组成的无线网络，可以实现设备之间的通信和数据传输；4. ZigBee协调器：ZigBee网络中的主节点，负责网络的组网和管理；5. ZigBee路由器：ZigBee网络中的中间节点，负责数据的中继和路由；6. ZigBee终端设备：ZigBee网络中的终端节点，用于传感、控制和执行任务。

四、技术要求1. 物理层和数据链路层规范1.1 频段和调制方式：ZigBee协议使用2.4GHz和868/915MHz频段，支持多种调制方式；1.2 传输速率：ZigBee协议的最大传输速率为250kbps；1.3 传输距离：ZigBee协议的最大传输距离为100米；1.4 链路质量指示：ZigBee协议应提供链路质量指示功能，用于判断通信质量；1.5 数据帧格式：ZigBee协议应定义统一的数据帧格式，包括帧起始符、目的地址、源地址、帧类型、数据字段等。

2. 网络组网和路由规则2.1 网络拓扑：ZigBee网络支持星型、网状和混合拓扑结构；2.2 路由选择：ZigBee协议应提供有效的路由选择算法，确保数据的可靠传输和网络的高效性；2.3 网络发现和加入：ZigBee设备应支持网络发现和加入功能，便于设备的自动组网和配置。

ZigBee通信协议

协调器1、协调器收到串口的数据后，取出网络地址然后发给指定的节点。

数据格式为Head为数据类型值为；typedef struct{uint8 head; //数据类型，每种数据类型只能有唯一的对应值uint8 length; //数据的长度uint16 Short_ADDR;} INFO_hdr_t;在本网络中，任何通信数据都是利用帧的格式来组织的。

系统定义了两种帧类型：命令帧和数据帧。

命令帧只由一个帧头组成，起始标志位、帧头由帧类型、命令类型、还有网络地址、结束标志位组成。

数据帧由帧头和用户数据组成，起始标志位、帧类型、数据类型、数据长度、网络地址、用户数据、结束标志位。

具体如下表所示：表3-2 帧格式定义表命令帧格式：标志位：帧类型：1bit命令类型：7bit数据长度：8bit短地址：2Byte无标志位：取值：7E 0（命令帧）0~7bit 0~256 0~0xffff 无7E数据帧格式：标志位：帧类型：1bit数据类型：7bit数据长度：8bit短地址：2Byte用户数据标志位：取值：7E 1（数据帧）0~7bit 0~256 0~0xffff 可变7E标志位：数据帧和命令帧中的起始标志位和结束标志位都取相同的数 7EH，为保证协调器和主控制设备之间数据传输的透明，需对信息字段中出现的标志字节进行转义处理，转义定义如下：标志位：7EH = 7DH + 01H ; 7DH = 7DH + 02H ;终端设备1、当终端设备加入网络时，首先发送自身节点的信息到协调器上，包括：typedef struct{INFO_hdr_t Head; //数据帧头uint16 Pan_ID;uint8 Channel;uint8 IEEE_ADDR[8];uint8 Name[8];}DEVICE_INFO_t;typedef struct{uint8 head; //数据类型，每种数据类型只能有唯一的对应值uint8 length; //数据的长度uint16 Short_ADDR;} INFO_hdr_t;2、终端设备从串口收到的数据全部发送给Coordinator（网络地址为：0x0000）3、终端设备通过网络收到的数据全部通过串口发给送出去。

浅析Zigbee技术

浅析Zigbee技术【摘要】本文旨在阐述Zigbee技术，详细介绍了Zigbee技术的距离短、功耗低、网络容量大、数据传输可靠性高的特点，以及Zigbee协议栈对Zigbee网络的物理层、数据链路层、网络层以及应用层的通信标准的定义，从而实现Zigbee 网络的数据通信。

【关键词】Zigbee；协议栈；低功耗；低速率1概述随着科学技术的不断发展，人们对于日常生活质量的要求越来越高，加上网络移动终端设备的逐渐普及，人们迫切希望能够随时随地地享受到网络服务，也就催生了无线网络的发展和在人们日常生活中的应用。

目前，无线网络已经成为人们日常生活的不可缺少的一部分，使得人们的各种网络设备、PC机以及音频视频设备能够快速方便安全的无线连接，加快了家庭的自动化、生活节能化的发展。

然而，不同设备和环境对于不同的无线网络的要求不同，例如一些简单的近距离低速传输的常用的家庭设备，如果采用复杂的通信协议，不仅会对设备造成电能的消耗，而且还会浪费通信资源，增加成本，所以需要采用相应的通信协议来进行设备之间的通信和数据传输。

Zigbee通信技术是一种应用在通信距离短、传输速度低的设备之间的通信技术，可以对一些通信数据量小的设备提供低成本、低功耗、组网大的技术支持，从而实现家庭或者部分工业生产的无线网络的应用。

2Zigbee技术特点无线传输协议一直都是朝着大的传输距离以及高的数据通信速率的方向发展。

例如移动通信网络的发展历程，从第一代、第二代的传输语音、文字的通信网络到当前第三代、第四代的高速传输视频等媒体的移动通信网络，无论是传输距离还是传输速率上都有了很大的提升。

然而Zigbee技术，却处在短距离和低速率的无线网络应用范围，并且其功耗低、容量大、可靠性高等特点，在一些固定低成本功耗低的设备中广泛应用。

基于Zigbee协议的直接的有效通信距离在40m到135m之间，所以在单级设备之间，通信距离是很近的，但是，Zigbee协议支持多级Zigbee路由共连，从而将Zigbee网络的有效通信距离扩大到数百米甚至上千米。

ZigBee协议无线传感器网络的通信协议

ZigBee协议无线传感器网络的通信协议随着物联网技术的迅速发展，无线传感器网络成为实现智能化的重要组成部分。

其中，ZigBee协议作为一种低功耗、低数据速率的无线通信协议，被广泛应用于无线传感器网络。

一、引言ZigBee协议是一种基于IEEE 802.15.4标准的通信协议，适用于短距离、低功耗的无线传感器网络。

下面将详细介绍ZigBee协议的通信过程和主要特点。

二、ZigBee协议的通信过程1. 网络拓扑结构ZigBee网络通常由一个协调器（Coordinator）和多个终端设备（End Device）组成。

协调器负责网络的管理和控制，终端设备用于感知环境和将数据传输至协调器。

网络可以采用星型、树状或网状的拓扑结构。

2. 数据传输方式ZigBee协议采用分时分频多址（Time Division Multiple Access，TDMA）方式进行数据传输。

在一个超帧（Superframe）内，将时间划分为广播时隙（Broadcast Slot）和可用时隙（Contention Access Period，CAP），广播时隙用于网络同步和路由发现，可用时隙用于数据传输。

3. 网络发现与路由建立当终端设备加入ZigBee网络时，会通过路由发现过程找到最近的协调器，并与之建立路由。

路由建立后，终端设备可以通过路由器（Router）传输数据至协调器。

4. 数据传输过程数据传输过程通常分为两个阶段：数据采集和数据传输。

在数据采集阶段，终端设备通过感知环境获取数据，并存储在本地缓冲区。

在数据传输阶段，终端设备将数据封装为数据包，并通过协调器转发至目标设备。

三、ZigBee协议的主要特点1. 低功耗ZigBee协议采用低功耗设计，终端设备在待机状态下功耗极低，可实现长时间的无线传感器网络运行。

2. 自组织网络ZigBee协议支持自组织网络，终端设备可以自动组网并进行路由选择，灵活适应网络拓扑结构变化。

3. 安全性ZigBee协议使用AES-128加密算法对数据进行加密，保障数据传输的安全性，防止恶意攻击和数据篡改。

见过的最浅显易懂的ZigBee协议栈解析

见过的最浅显易懂的ZigBee协议栈解析ZigBee技术是物联网领域最常用的无线技术之一，如果我们要做基于ZigBee技术的物联网应用，最好对ZigBee协议栈有一个基本的了解。

这篇文章对ZigBee协议栈做一个简单明了的介绍。

概述本文准备介绍的ZigBee协议栈是ZigBee2007，也是目前业界最常用的标准版本，对于ZigBee协议栈的演进历程，可以参加《5分钟了解Zigbee的前世今生》。

ZigBee协议栈可以分为四层：物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）、网络层（NWK）及应用层（APL）。

如图所示，粉色的部分是由IEEE标准中定义的，浅蓝色部分是由ZigBee联盟规定的，黄色部分是由设备厂商自行定义。

ZigBee协议栈图示在ZigBee协议栈的图示中，我们还可以发现有很多圆角矩形，都带有SAP的字样。

SAP的意思就是服务接入点（Service Access Point）的意思，是协议栈层与层之间的接口，协议栈都是分层结构的，接口就是层与层之间的沟通渠道。

协议栈相邻的上下层之间一般都有两个接口，也就是两个SAP。

名字中带字母D的SAP是数据接口，负责层间数据传输；名字中带字母M的SAP是管理接口，供上层或协议栈的管理平面对该层进行控制，比如进行一些参数配置，或读取状态等。

PHY & MAC & NWKZigBee2007协议栈的物理层及MAC层都是IEEE802.5.14-2003标准中定义的。

PHY层（物理层）规定了所使用的频段，以及所使用的编码、调制、扩频、调频等无线传输技术；有了物理层，就有了一个实现点到点之间的信号发射与接收的基础，没有物理层协议，设备间是根本没有办法通信的，有可能都不在一个频段上。

MAC层的主要作用规定了无线信道的访问控制机制，也就是规定各个设备按照什么规矩轮流使用信道；如果没有MAC层协议，节点一多，大家没有个规矩，就会发生信号冲突，谁都没法正常传输数据了。

ZigBee协议栈的分析与设计

ZigBee协议栈的分析与设计ZigBee协议栈的分析与设计引言随着物联网的不断发展，无线传感器网络（WSN）得到了广泛的应用。

ZigBee作为一种低功耗、短距离、低带宽的无线通信协议，逐渐成为物联网中最受欢迎的通信协议之一。

本文将对ZigBee协议栈进行深入的分析与设计，以期更好地理解其工作原理并提供一种优化方案。

一、ZigBee协议栈的结构与功能1. ZigBee协议栈结构ZigBee协议栈由两部分组成：上层和下层。

上层包括应用层（Application Layer）、网络层（Network Layer）和安全层（Security Layer）。

下层包括物理层（Physical Layer）和介质访问控制层（Media Access Control Layer）。

2. ZigBee协议栈功能- 物理层（Physical Layer）：负责将数据转换为无线信号，通过无线传输介质进行通信。

ZigBee协议栈支持多种物理层标准，例如2.4GHz、900MHz和868MHz等。

- 介质访问控制层（Media Access Control Layer）：负责数据帧的分发和接收，同时处理多跳中继和协议转发。

- 网络层（Network Layer）：提供网络拓扑管理、路由选择、数据包传输和安全性等功能。

ZigBee协议栈使用了Ad-hoc On-Demand Distance Vector（AODV）路由协议来实现自组网和动态路由选择。

- 应用层（Application Layer）：定义应用程序的协议和接口，包括设备发现、网络配置、设备控制等功能。

- 安全层（Security Layer）：提供数据加密和认证等安全机制，确保通信的可靠性和机密性。

二、ZigBee协议栈的分析1. 物理层分析ZigBee协议栈采用低功耗、短距离的射频通信技术。

2.4GHz频段是其最常用的无线传输介质，具有广泛的应用领域。

ZigBee协议栈使用了Direct Sequence Spread Spectrum （DSSS）技术来提高抗干扰性能。

zigbee串口通信

zigbee串口通信RS232，也称标准串口，是目前最常用的一种串行通讯接口，因其成本低廉，应用广泛而被很多嵌入式系统所采用。

在CC2530开发板上，由于LCD、LED等基本外接显示信息量有限，同时串口也方便了与其他系统进行通讯，所以它无疑成为了开发者最重要的一个调试手段。

本章的重点，就是以Ztack2007中提供的例程--SerialApp为基础，对CC2530的串口部分进行详细的介绍。

例3.基于Ztack2007的串口通讯在之前的“奥特曼Zigbee读书日记（三）和（四）”中，其实已经利用TI提供的基本库，从零开始，一步步地搭建了一个“老王”和“老张”打招呼的例程，但是由于他们俩说的所有话都是程序规定的，所以他们只能简单地说两句话“吃了吗”和“吃了”，然后不停地重复，我们中国人自然没有这么呆啦~~在本实验中，看看中国小伙是如何“远程”泡美国MM的~~~图(1)注：“日记”中的例程的串口通讯部分其实是抛开Ztack的串口程序而重新写的，但实际上Ztack已经做过这部分工作了，在本例程中，我们不对ZStack做任何修改，只是分析下其程序功能与原理。

读者可以在安装ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0后，在C:\\Te某aIntrument\\ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0\\Project\\ztack\\Utilitie\\SerialApp\\CC2530DB目录下，打开SerialApp这个工程进行实验。

[一]程序功能实现两个节点之间的绑定与通讯，同时每个节点可与其“上位机”－－所边接的PC串口终端，进行通讯。

示意如下：图(2)[二]操作说明（图3）（图4）如果显示信息如上图所示，则表示网络初始化成功。

此时，按下任意一个节点的摇杆(Joytick)右键进行绑定申请，然后立即按下另外一个节点的Joytick右键进行绑定确认。

此时，两个节点的红色LED灯－－LED1，同时点亮，表示绑定成功，可以开始通信。

ZigBee协议解析低功耗无线传感器网络的协议

ZigBee协议解析低功耗无线传感器网络的协议ZigBee协议是一种专门为低功耗无线传感器网络设计的协议。

它提供了一种可靠且高效的通信方式，适用于各种物联网应用。

本文将对ZigBee协议进行详细解析，并探讨其在低功耗无线传感器网络中的应用。

一、ZigBee协议的概述ZigBee协议是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信协议，主要面向低功耗无线传感器网络。

它采用短距离无线传输技术，支持低速、低功耗的设备间通信。

ZigBee协议提供了一个自组织的网络结构，可以连接数百个设备，形成一个完整的传感器网络。

ZigBee协议具有以下特点：1. 低功耗：ZigBee设备的电池寿命长，通信过程中的能量消耗极低，适用于长期运行的无线传感器网络；2. 低速率：ZigBee协议的数据传输速率较低，适合传输小量的数据，如温度、湿度等传感器数据；3. 自组织：ZigBee网络能够自动进行网络拓扑结构的组织和调整，无需人工干预；4. 网络容量大：一个ZigBee网络可以支持数百个设备，覆盖范围广，适用于大规模传感器部署；5. 低成本：由于ZigBee设备的成本较低，使得它在物联网领域得到广泛应用。

二、ZigBee协议栈ZigBee协议栈是ZigBee协议的软件实现，由不同层次的协议组成。

ZigBee协议栈分为物理层、数据链路层、网络层和应用层。

1. 物理层：物理层是ZigBee协议栈的最底层，负责实现无线通信的物理传输。

它定义了无线信道的参数设置、频率选择以及信号调制等功能。

2. 数据链路层：数据链路层负责数据的传输和错误检测等功能。

它将数据分成小的数据帧，并通过可靠的无线信道传输。

3. 网络层：网络层负责发送和路由数据。

它使用一种分层的网络拓扑结构，将网络划分为不同的区域，通过路由表选择最佳路径进行数据传输。

4. 应用层：应用层是ZigBee协议栈的最高层，负责定义应用数据的格式和传输方式。

它可以根据不同的应用需求，定义相应的数据协议。

第三章ZigBee协议体系分析

络（ｏｂａｎｎｂｄｏ）在无信标网络中，Ｎｎｅｏ－ａｌｎｔｒ。ｃｅｅｅｋｗ协调器长期处于侦听状态，设备在传输数据之前，通过竞争的方式接入信道，在得到协调器允许后，才可以传输数据到协调器。而在有信标有信标网络中，采用了超帧结构，它被分为１个大小相同的时隙。６超帧分以有无保证时隙来区分，有保证时隙的超帧分为两部分，一是竞争接入期（Ａ），另一种是无竞争期；无保证时隙的超帧则ＣＰ完全是ＣＰＡ．
从体来ＺＢｅ议栈相蓝来讲，简许多１４因总上看，ｉｅ协堆对于牙ｇ要单［［，而１１１３最的片格对蓝也便许多４这也ｉｅ联推出种术终芯价相于牙要宜［１＇是ＺＢｅ盟这技。ｇ
的主要目就是希望用ＺＢｅ的，ｉｅ设备能取代一些蓝牙设备。ｇ
其调制流程图如图３．４所示从ＰＤＰＵ来的一进制数２或４ｋｍｏ／３００ｃｉ／００ｓｂｌ０或６０ｈｓｙｓｓｐｓ已调信号
图３８８１Ｍｚ．６／５Ｈ频段调制图４９
３２ｇｅ之ＭＣ．ｉＺｅＡ层Ｂ
ＭＣＡ子层处理的事务是：接入到物理无线信道和负责下面的任务：．如果设备是协调器，它能产生网络信标。
ＡｐｃｔｎｅｐｌａｏＬｙｒｉｉａ
ＡｐｃｉＳｐｏＳｂｙｒｐｌａｏｕｐｒｌｅｉｔｎｔｕａ
Ｓｃｒｙｅｕｉｔ
１－ｔｙｔｎ２ｂｅｃｐｏ８ｉｎｒｉ
Ｎｅｗｏｋｔｒ
ＳａＭｅｈＣｕｔｒｒｅｔｒｓ／ｌｓ－ｅ／ｅＴ

ZigBee协调器和上位机通信协议

ZigBee协调器和上位机通信协议通信方式：采用RS232串口通讯，8位数据位，1位停止位，没有校验位。

低有效位先传送。

波特率可采用38400bps，57600bps，115200bps。

默认波特率为38400bps。

通信格式内容字节数SOF: 一帧数开始的标志，其内容为0xFE，但不是每一个0xFE都是一帧数据的开始。

LEN：LEN的值为DATA的长度。

CMD：CMD的长度为2，包括CMD0、CMD1两个字节。

CMD0CMD1=‘w’‘r’表示写系统时间CMD0CMD1=‘r’‘d’表示读系统时间CMD0CMD1=‘c’‘w’表示查询节点网络状态CMD0CMD1=‘c’‘d’表示查询节点的数据ZigBee协调应答时需要将CMD0CMD1的最高有效位置高．DATA：为数据内容，因命令参数的不同数据内容是可变的。

CMD0CMD1=‘w’‘r’时DATA的内容为时间，格式为年月日时分秒。

年占两个字节值的范围为（2000-2136），月日时分秒各占一个字节。

CMD0CMD1=‘r’‘d’时DATA的内容为时间，格式为年月日时分秒。

年占两个字节值的范围为（2000-2136），月日时分秒各占一个字节。

CMD0CMD1=‘c’‘w’时DATA的内容为节点的短地址占两个字节。

应答时DATA的前两个字节为节点的地址,接下来为关联节点数，子结点短地址，相互关系，链路质量等内容。

上图为2个关联节点的情况。

节点关系定义为：链路质量占两个字节，第一个字节为发送时平均链路质量，第二个为接收时平均链路质量。

CMD0CMD1=‘c’‘d’时DATA的内容为节点的短地址占两个字节。

应答时DATA的前两个字节为节点的地址，后两个字节为请求的数据内容。

FCS: 异或校验字节，校验的内容为LEN到DATA的所有字节。

上位机软件的界面大致如下：。

ZigBee无线串口解决方案解析

3.1
概念图. ...................................................................................................................... 7 3.2
参数配置. .................................................................................................................. 7 3.3
2.各种无线串口方案技术对比................................................................................... 5
2.1
ASK\FSK\OOK技术................................................................................................ 5 2.2
ZigBee . ...................................................................................................................... 6 3.无线串口应用实例-PLC与串口屏. ........................................................................ 7
无线网络的好处，在日常生活中显而易见，在工业应用领域，同样有着这样的一种趋势，理由有三：
1.移动性