ZigBee网络的建立
Zigbee建网和入网过程实验
6.2 Zigbee建网和入网过程实验本实验通过Sample App这个例子实现数据在ZigBee网络中的简单传输。
要求掌握网络组建及协议分析仪的使用方法。
6.2.1 实验目的与器材1）实验目的◆熟悉zigbee协议的三种设备建网时所担任的角色；◆学习Z-Stack2007/PRO协议栈中协调器如何建立网络；◆学习Z-Stack2007/PRO协议栈中路由和终端如何加入网络；◆学习TI官方提供的抓包工具（Sniffer）的应用及协议分析。
2）实验器材◆3个CC2530开发套件（1个协调器模块，2个路由器模块）；6.2.2 实验原理与步骤1）硬件介绍CC2530开发套件如实验一中的硬件介绍，这里就不再陈述。
2）实验原理1 设备的分类ZigBee网络只支持两种设备：1）全功能设备（FFD Full Function Device）2)精简功能设备（也叫半功能设备 Reduced Function Device）两者的比较：其中FFD设备能够提供MAC层的所有服务，可充当任何ZigBee节点，不仅可以接收发送数据，还具有路由功能，因此可以接收子节点；而RFD只能提供部分的MAC层服务，只能充当子节点，只负责将采集到的数据发送给协调器和路由器节点，本身并不具有路由功能，因此不能接收子节点信息，RFD之间的通信只能通过FFD来完成。
ZigBee标准在此基础上定义了三种节点：ZigBee协调器（Coordinator）、ZigBee路由器（Routers）、ZigBee终端（End Device）2 所使用的设备所用的ZigBee设备都具有连接网络和断块网路的功能。
ZigBee协调器和路由器都具有以下附加功能：1)允许设备以如下方式连接网路：① MAC（Medium Access Control）层的连接命令。
②应用层的连接请求2)允许设备以如下方式断开网络；① MAC层的断开命令②应用层的断开命令③对逻辑网络地址的分配④维护邻居设备3 组建网络组建一个网状的ZigBee网络包括两个步骤：网络的初始化和节点加入网络；而节点加入网络又有两个步骤：通过协调器加入网络和通过已有节点入网。
zigbee的工作原理
zigbee的工作原理Zigbee是一种低功耗、短距离无线通信技术，主要用于物联网设备之间的通信。
它基于IEEE 802.15.4标准，并在其基础上添加了网络层和应用层协议。
Zigbee网络由一个协调器（Coordinator）和多个设备（Device）组成，协调器负责网络的管理和控制。
Zigbee的通信距离一般在几十米到几百米之间，传输速率较低，可达到250kbps。
它采用的是低功耗的射频技术，以确保设备的电池寿命较长。
此外，Zigbee使用的是mesh网状网络拓扑，设备之间可以通过多跳传输进行通信，提高了网络的覆盖范围和稳定性。
Zigbee的工作原理如下：1.设备加入网络：当设备加入Zigbee网络时，它会发送一个加入请求，协调器验证设备的身份后，将其分配给合适的网络节点。
设备可以是有源设备（Powered Device，PD）或无源设备（End Device，ED）。
有源设备可以直接与协调器通信，而无源设备需要通过其他设备进行中继。
2.建立网络拓扑：Zigbee网络采用mesh网状拓扑结构，其中每个设备都可以是路由器（Router），即可以进行中继的节点，或终端设备（End Device），即不能进行中继的节点。
设备之间可以通过多跳传输进行通信，数据可以沿着多个路径传递，提高了网络的可靠性和覆盖范围。
3.网络管理与路由选择：协调器负责网络的管理和控制，它会维护网络拓扑结构，并执行路由选择算法。
路由选择算法决定了数据传输的最佳路径，通过选择具有最佳信号强度和跳数的路由器进行数据传输，保证了数据的快速传递和可靠性。
4.数据传输和通信：设备之间可以通过两种方式进行通信，即直接通信和间接通信。
直接通信是指设备直接发送数据给目标设备，而间接通信是指设备通过中继节点进行数据传输。
设备可以根据需求选择合适的通信方式，以达到最佳的传输效果。
总的来说，Zigbee通过建立mesh网状网络拓扑，利用低功耗的射频技术实现设备之间的无线通信。
Zigbee组网流程
1、网络形成组网开始时，网络层首先向MAC层请求分配协议所规定的信道，或者由PHY层进行有效信道扫描，网络层管理实体等待信道扫描结果，然后根据扫描结果选择可允许能量水平的信道。
找到合适的信道后，为这个新的网络选择一个个域网标识符(PANID)。
PANID可由网络形成请求时指定，也可以随机选择一个PANID(除广播PANID固定为0xFFFF外)，PANID 在所选信道中应该是唯一的。
PANID一旦选定，无线网关将选择16位网络地址0x0000作为自身短地址，同时进行相关设置。
完成设置后，通过MAC层发出网络启动请求，返回网络形成状态。
2、网络维护网络维护网络维护主要包括设备加入网络和离开网络过程。
当网络形成后，通过网络管理实体设定MAC层连接许可标志来判断是否允许其他设备加设备初始化为协调器入网络。
加入方式有联合方式和直接方式，在协议实现中采取直接加入网络方式。
这种方式下由待加入的设备发送请求加入信标帧，网关接收到后，网络管理实体首先判断这个设备是否已存在于网络。
存在，则使其加入网络；若不存在，则向设备发送信标帧，为这个设备分配一个网络中唯一的16位的短地址。
这里的信标帧是由网关无线协议MAC层生成作为PHY层载荷，它包含PANID、加入时隙分配等信息。
网内设备也可以请求断开网络。
当网关收到设备断开连接请求后，MAC层向网络层发送报告，开始执行断开流程，从设备列表中删除该设备相关信息。
网络层上层请求网络层发现当前在运行的网络：NLME NETWORK DISCOVERY.request(ScanChannels,ScanDuration)ScanChannels:高5为保留（b27~b31）,低27为分别表示27个有效信道，该位为1，表示扫描；为0不扫描。
ScanDuration：扫描时间，aBaseSuperframeDuration*(2^n+1),n为ScanDuration值。
网络层在家收到该原语后，将通过检查ScanChannels参数发现网络，如果该设备为一个FFD 设备，则执行主动的扫描。
构建zigbee网络总结
构建 ZigBee 网络总结概述ZigBee 是一种基于 IEEE 802.15.4 标准的无线通信协议，旨在提供低功耗、低数据率的短距离无线通信解决方案。
ZigBee 网络由一个或多个 ZigBee 设备组成，这些设备通过 ZigBee 协调器进行协调和管理。
本文将探讨构建 ZigBee 网络的关键步骤和注意事项。
步骤一：选择合适的硬件设备构建 ZigBee 网络的第一步是选择合适的硬件设备。
ZigBee 网络的设备分为三类：协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。
协调器是网络的主节点，负责组织和管理整个网络。
路由器允许设备之间进行中继和转发数据。
终端设备是网络中的最终节点，负责与其他设备进行通信。
在选择硬件设备时，需要考虑以下因素： - 功耗：如果是低功耗应用，选择低功耗的设备非常重要。
- 通信范围：根据项目需求选择合适的通信范围。
- 可靠性：确保设备的稳定性和可靠性。
- 成本：根据项目预算选择合适的硬件设备。
步骤二：设计网络拓扑结构在ZigBee 网络中，网络拓扑结构的设计非常重要。
常见的拓扑结构包括星型、网状和链状。
不同的拓扑结构适用于不同的应用场景。
星型拓扑结构星型拓扑结构是最简单和最常见的ZigBee 网络拓扑结构。
在星型拓扑结构中，所有设备都通过协调器进行通信。
该拓扑结构适用于需要集中管理的应用，例如家庭自动化系统。
网状拓扑结构网状拓扑结构允许设备之间进行多跳通信，提供了更强大的网络覆盖能力。
在网状拓扑结构中，路由器负责转发数据，并确保数据能够可靠地从源设备传输到目标设备。
该拓扑结构适用于需要大范围通信的应用，例如智能城市和工业自动化系统。
链状拓扑结构链状拓扑结构是一种特殊的网状拓扑结构，它只允许设备之间进行单向通信。
链状拓扑结构适用于需要按序传输数据的应用，例如传感器网络。
在设计网络拓扑结构时，需要考虑以下因素： - 设备位置：根据设备的位置选择合适的拓扑结构。
ZigBee网络层
在 ZigBee网络层中，采用的是分布式地址分配机 制。即每个父设备(只能是ZC 或ZR)拥有一个有限 的网络地址段，并可以从这些地址段中选择一些地 址分配给其子设备。
网络的最大深度（nwkMaxDepth）Lm、每个父设 备能最多连接子设备的数目（nwkMaxChildren） Cm、每个路由器能最多连接子路由器的数目 （nwkMaxRouters）Rm。
只有协调器节点和路由器节点才允许其他设备加入网络而在子设备加入网络过程中潜在父设备必须处于允许加入网络的过程中
ZigBee技术概述 ZigBee网络层分析 ZigBee网络层设计的实现
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ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低 功耗、低数据速率(小于250kbit／s)、低成本、 工作2．4GHz和868／928MHz的无线网络技术。
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ZigBee 网络层路由功能主要包括记录最佳有效路由、 维护路由表、为上层初始化路由选择以及 路由修复。其中路由选择是根据路由成本进行度 量,路由成本为组成路由的多跳链路成本之和。
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⒋ 树状层次路由算法
假设一个路由器向网络地址为D的目的地址发送数据 包，路由器的网络地址为A，网络深度为d。路由器 将首先通过表达式：A ＜ D＜ A + Cskip( d-1 )
用途：智能家庭、工业控制、自动抄表、医疗监 护等。
特点：数据传输速率低、功耗低、成本低、网络 容量大 、时延短、有效范围小、安全等。
3
网络层（NWK）是位于MAC层与应用层（APL） 之间的一个协议层。
网络层的任务是通过正确操作MAC层提供的功能 来向应用层提供合适的服务接口。为了与应用层 交互，网络层逻辑上包含两个服务实体:数据服务 实体(NLDE)和管理服务实体（NLME）。
zigbee网络建立过程简介
星形网络和树型网络可以看成是网状网络的一个特殊子集，所以接下来分析如何组建一个Zigbee网状网络。
组建一个完整的Zigbee网络分为两步：第一步是协调器初始化一个网络；第二步是路由器或终端加入网络。
加入网络又有两种方法，一种是子设备通过使用MAC层的连接进程加入网络，另一种是子设备通过与一个先前指定的父设备直接加入网络。
一、协调器初始化网络协调器建立一个新网络的流程如图1所示。
图1 协调器建立一个新网络1、检测协调器建立一个新的网络是通过原语发起的，但发起原语的节点必须具备两个条件，一是这个节点具有ZigBee协调器功能，二是这个节点没有加入到其它网络中。
任何不满足这两个条件的节点发起建立一个新网络的进程都会被网络层管理实体终止，网络层管理实体将通过参数值为INVALID_REQUEST的的原语来通知上层这是一个非法请求。
2、信道扫描协调器发起建立一个新网络的进程后，网络层管理实体将请求MAC子层对信道进行扫描。
信道扫描包括能量扫描和主动扫描两个过程。
首先对用户指定的信道或物理层所有默认的信道进行一个能量扫描，以排除干扰。
网络层管理实体将根据信道能量测量值对信道进行一个递增排序，并且抛弃能量值超过了可允许能量值的信道，保留可允许能量值内的信道等待进一步处理。
接着在可允许能量值内的信道执行主动扫描，网络层管理实体通过审查返回的PAN描述符列表，确定一个用于建立新网络的信道，该信道中现有的网络数目是最少的，网络层管理实体将优先选择没有网络的信道。
如果没有扫描到一个合适的信道，进程将被终止，网络层管理实体通过参数仠为STARTUP_FAILURE的的原语来通知上层初始化启动网络失败。
3、配置网络参数如果扫描到一个合适的信道，网络层管理实体将为新网络选择一个PAN描述符，该PAN描述符可以是由设备随机选择的，也可以是在里指定的，但必须满足PAN描述符小于或等于0x3fff，不等于0xffff，并且在所选信道内是唯一的PAN描述符，没有任何其它PAN描述符与之是重复的。
zigbee 原理
zigbee 原理
Zigbee是一种无线通信协议，专门用于低功耗、短距离通信。
它基于IEEE 802.15.4标准，并且通过射频通信进行数据传输。
Zigbee的原理如下：
1. 网络拓扑：Zigbee网络由一个或多个设备组成，这些设备可以是传感器、控制器、终端设备等。
这些设备按照不同的拓扑结构组成网络，常见的拓扑结构包括星型、网状和树状结构。
2. 节点角色：在Zigbee网络中，不同的设备扮演不同的角色。
其中，协调器（Coordinator）是网络的核心，负责管理网络节
点和协调通信。
路由器（Router）用于转发数据，扩展网络范围。
终端设备（End Device）通常是最简单的设备，用于与其
他设备进行通信。
3. 数据通信：Zigbee使用无线射频通信方式，在2.4GHz频段
进行数据传输。
通信过程中，设备通过发送和接收数据帧进行交互。
数据帧中包含了一些必要的信息，如发送者、接收者、数据内容等。
4. 网络组建：Zigbee网络的组建过程通常包括扫描、加入和路由等步骤。
设备首先进行扫描，查找网络中可用的节点。
然后，设备可以加入到网络中，成为网络的一部分。
路由器设备可以通过建立多个路径，实现节点之间的数据传输。
5. 低功耗设计：Zigbee在设计上非常注重低功耗，以满足无线传感器网络的需求。
设备可以进入睡眠模式以节省能源，并且
可以通过唤醒信号来重新激活。
总的来说，Zigbee的原理是基于低功耗、短距离的无线通信，通过网络拓扑、节点角色、数据通信和低功耗设计等要素，实现设备之间的数据传输和协作。
Zigbee组网实验报告
Zigbee组网实验一．实验目的1.了解zigbee网络2.掌握zigbee节点程序下载方式3.掌握如何组建zigbee星状网络二．实验意义通过实验了解zibee网络的特点，体会其组网及通信过程三．实验环境PC机一台(内安装IAR环境)智能网关一个ZigBee节点ZigBee仿真器一套四．实验原理每一个星状网络中只有一个协调器，当协调器被激活后，它就会建立一个自己的网络。
其它位于协调器附近的zigbee节点，如果与该协调器处于同一信道，则会自动加入到该网络当中。
五．实验步骤一、认识实验设备以及下载设备连接连接线路如图所示：二、Zigbee网络组建1、协调器下载协调器在本套智能家居系统中担任信息收集与传输的工作，它和每个ZigBee模块进行无线通讯，并将信息传送给智能网关，同时也将网关的控制指令发送给各个模块。
我们首先将一个ZigBee模块下载成协调器，具体步骤如下：（1）打开“\实验程序\协调器\Projects\zstack\Samples\collector SimpleApp 1.25\ CC2430DB\SimpleApp.eww”。
如图1-6所示：（2）不同的实验小组选择自己所分配的信道。
点击左侧的文件导航栏，找到tools文件夹，打开其中的文件f8wConfig.cfg，找到自己小组的信道，将行的注释去掉，并且确认其他各个信道代码均为注释状态。
更改完信道之后，在菜单栏中选择Project\Rebuild All进行编译，编译完成后生成的HEX 文件保存在\实验程序\协调器\Projects\zstack\Samples\collectorSimpleApp1.25\CC2430DB\SimpleCollectorEB\Exe 中。
（3）更改完信道之后，在菜单栏中选择Project\Rebuild All进行编译，编译完成后生成的HEX文件保存在\实验程序\协调器\Projects\zstack\Samples\collectorSimpleApp1.25\CC2430DB\SimpleCollec torEB\Exe中；（4）打开smartRF下载软件，如图所示，按照图将下载设备的各个线连接好，之后按一下下载器（也就是白色盒子）上面的黑色按钮，则下载界面中将会识别到要与下载器相连接的zigbee模块芯片，如图所示，对相关条件进行勾选；2.其它zigbee终端节点的下载Zigbee终端节点在上电后自动加入到处于同一信道的zigbee协调器所组建的zigbee网络当中。
zigbee组网实验报告
zigbee组网实验报告ZigBee组网实验报告引言：ZigBee是一种低功耗、低速率、低成本的无线通信技术，被广泛应用于物联网领域。
本实验旨在通过搭建ZigBee网络，探索其组网原理和应用。
一、实验背景随着物联网的快速发展，各种智能设备的出现使得人们的生活更加便捷和智能化。
而ZigBee作为一种独特的无线通信技术，具有低功耗、低成本和可靠性强的特点，成为物联网领域的重要组成部分。
二、实验目的1.了解ZigBee组网的基本原理和拓扑结构；2.搭建ZigBee网络，实现设备之间的通信；3.探索ZigBee在物联网领域的应用。
三、实验步骤1.准备工作在实验开始前，需要准备一些硬件设备，包括ZigBee模块、开发板、传感器等。
同时，还需要安装相应的软件开发环境。
2.搭建ZigBee网络首先，将ZigBee模块插入开发板，连接电源并进行初始化设置。
然后，通过软件开发环境，配置网络参数，包括网络ID、信道等。
接下来，将各个设备逐一加入网络，形成一个完整的ZigBee网络。
3.通信测试完成网络搭建后，进行通信测试。
通过发送指令或传感器数据，验证设备之间的通信是否正常。
同时，还可以进行数据传输速率测试，评估网络的性能。
四、实验结果与分析经过实验，成功搭建了一个ZigBee网络，并实现了设备之间的通信。
通过测试发现，ZigBee网络具有较低的功耗和较高的可靠性，适用于物联网领域的各种应用场景。
五、实验总结ZigBee作为一种重要的无线通信技术，具有广泛的应用前景。
通过本次实验，我们深入了解了ZigBee组网的原理和应用，并通过实际操作掌握了搭建ZigBee网络的方法。
这对我们进一步研究和应用物联网技术具有重要意义。
六、展望在未来，随着物联网的不断发展，ZigBee网络将在更多的领域得到应用。
例如智能家居、智能医疗、智能交通等，ZigBee技术将为这些领域带来更多的便利和创新。
结语：通过本次实验，我们对ZigBee组网技术有了更深入的了解，并体验了其在物联网领域的应用。
什么是zigbee网络_它的工作原理及应用
什么是Zigbee网络: 它的工作原理及应用1. 简介Zigbee是一种无线通信协议，它是基于IEEE 802.15.4标准开发的，用于低功率无线传感器网络（LP-WAN）。
它的设计旨在为大规模的传感器网络提供低功耗、低数据传输速率和安全的通信解决方案。
目前，Zigbee已被广泛应用于物联网、家庭自动化和工业控制系统等领域。
2. Zigbee网络的工作原理Zigbee网络采用了星型拓扑结构，其中一个设备充当协调器的角色，其他设备连接到该协调器。
Zigbee设备之间通过无线信道进行通信，在工作过程中，协调器负责网络协议的管理和数据的传输。
Zigbee网络使用低功耗的射频技术进行通信，工作频率通常为2.4 GHz，传输距离一般在10-100米之间，但可以通过增加中继器来扩展覆盖范围。
3. Zigbee网络的应用Zigbee网络在多个领域有着广泛的应用，下面列举了一些主要的应用场景：• 3.1 物联网Zigbee作为物联网中的关键技术之一，广泛应用于智能家居、智能城市和智能农业等领域。
通过连接多个设备，如传感器、执行器和控制器，Zigbee网络可以实现远程监控、智能能源管理和自动化控制等功能。
• 3.2 家庭自动化Zigbee网络在家庭自动化中的应用越来越受欢迎。
它可以连接各种设备，如智能灯泡、智能插座和智能门锁等，通过无线通信实现对家居设备的远程控制和智能化管理。
• 3.3 工业控制系统Zigbee网络在工业控制系统中也有着广泛的应用。
它可以用于监测和控制各种设备，如温度传感器、湿度传感器和压力传感器等。
通过无线通信，工业系统可以实现实时监测和远程控制，提高生产效率和安全性。
• 3.4 智能健康监测Zigbee网络还可以应用于智能健康监测领域。
通过连接各种健康监测设备，如心率检测器、血压计和血糖仪等，Zigbee网络可以实时监测用户的健康状态，并将数据传输到医疗机构进行分析和处理。
• 3.5 环境监测Zigbee网络也被广泛应用于环境监测领域。
ZigBee网络
ZigBee网络技术及其应用。
随着物联网的不断发展，越来越多的智能设备开始进入人们的生活中，这些设备需要实现相互之间的联网，实现智能化的功能。
而一个联网的基础，就是搭建一个可靠的网络。
ZigBee网络技术，就是一种针对物联网设备而设计的网络技术。
它采用低功耗、短距离的无线通信方式，可以支持数百个设备的连接。
在无线传输距离、能耗和传输容量方面都有着非常出色的表现。
ZigBee网络技术与传统无线技术不同，它采用短距离无线通信，和蓝牙有一些相似的地方。
但是与蓝牙技术基本不同的是，ZigBee采用了自组织的网络结构，属于一种无中心式网络结构，可以自动地对成员节点进行管理和控制，从而降低了各个节点之间的耦合性。
在组网方面，ZigBee网络通常采用网格型的结构，每个节点可以和周围的其他节点进行连接，形成一个自组织的网状网络。
这种网状结构，大大增强了网络的容错性、可扩展性和灵活性，在数据传输和设备控制方面也有着较好的表现。
在使用方面，ZigBee网络具备极低的功耗和较长的续航时间，对于需要长时间运行的设备来说，这种低功耗的特性非常重要。
它可以采用内置电池，不需要定期更换电池，同时也可以采用一些无源能源来为设备供电，如太阳能、风能、压电能等。
在物联网的应用中，ZigBee网络技术得到了广泛的应用，如智能家居、能源管理、医疗监控、智能交通等领域，在各个领域都具备着不同的特点和应用场景，下面我们详细介绍几个典型的应用场景。
1. 智能家居智能家居是物联网应用中的一个重要领域，解决了人们生活中繁琐的家务问题，ZigBee网络技术在智能家居中的应用也得到了广泛的探讨和应用。
智能家居主要包括家庭能源管理、智能安防、智能家居控制等功能，通过ZigBee网络技术可以实现家电、灯光、窗户、门锁等知名设备的远程控制，使得家居智能化程度得到了极大的提升。
2. 能源管理能源管理主要解决的问题是如何对能源进行高效的管理和利用，降低能源的浪费。
Zigbee网络
Zigbee网络优点：1）低功耗：在非工作状态下，ZigBee 节点会处于休眠模式，耗能很低，两节五号干电池可以支持一个节点工作 6-24 个月，甚至更久；在工作模式下，由于ZigBee 技术的数据传输速率低，传输的数据量很小，因此信号作用的时间很短。
再加上设备的休眠激活、搜索和信道接入时延都比较短，这使得 ZigBee 节点更加省电[1]。
2）延时短：ZigBee 的响应速度很快，通信时从休眠状态转换到激活的时延都非常短，一般只需 15ms，节点连接进入网络所需要的时间仅为 30ms，进一步减少了能源消耗[2]。
3）低成本：因为ZigBee网络的数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了硬件开发成本，并且 ZigBee 协议免收专利费用和免执照频段[2]。
4）安全性高：ZigBee 提供了数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供了三级安全性。
第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。
对于第二级安全级别，器件可以使用接入控制清单(ACL)来防止非法器件获取数据，在这一级不采取加密措施。
第三级安全级别在数据转移中采用属于高级加密标准(AES)的对称密码。
AES可以用来保护数据净荷(一帧中传输的用户数据部分)和防止攻击者冒充合法器件[3]。
5）网络容量大：一个星型结构的 ZigBee 网络最多可以容纳 254 个从设备和一个主设备，网络构成灵活，在一个单独的 ZigBee 网络内可以支持超过 65000 个ZigBee网络节点[2]。
6）免执照频率：ZigBee 技术有三种传输频率段，分别为 868MHz（欧洲1个信道，数据传输速率为20kb/s），915MHz（美国10个信道,数据传输速率为40kb/s）和2.4GHz（16个信道,全球统一无需申请的ISM频段,有助于ZigBee设备的推广和生产成本的降低）频率段为全球免费使用频段，传输速率达到250KB/s。
zigbee设计方案
zigbee设计方案Zigbee 是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线网络技术，常用于物联网设备的通信。
下面介绍一个基于Zigbee的设计方案。
首先，我们将以家庭安全和智能化为目标设计一个Zigbee系统。
这个系统主要包括安全传感器、控制节点和中央控制器。
安全传感器是系统的基础组件之一，它可以检测房间内的烟雾、温度、窗户和门的状态等。
我们可以选择合适的Zigbee无线传感器模块作为安全传感器的核心组件，并设置定时上报数据。
控制节点是系统的核心组件，它可以接收安全传感器的数据，并根据需要采取相应的操作。
我们可以选择具有处理和存储能力的嵌入式系统作为控制节点，例如ARM处理器或者树莓派等。
控制节点通过Zigbee无线通信模块与安全传感器进行通信，并通过控制节点内的程序进行数据处理和决策。
中央控制器是系统的最高级别的组件，它可以集中管理和控制所有的控制节点。
中央控制器可以采用一台计算机或者专门的控制器设备。
通过中央控制器，用户可以远程监控和控制整个系统。
中央控制器也可以与今后的设备实现互联互通，例如智能手机、平板电脑等。
在系统的设计过程中，需要考虑一些关键因素。
首先，需要选择合适的Zigbee无线模块，并对其性能进行评估，例如通信距离、传输速率以及功耗等。
其次，安全传感器的选择也需要根据实际的安全需求来确定，例如可以选择烟雾传感器、温度传感器、窗户和门的状态传感器等。
还需要设计一个稳定可靠的通信协议，以确保传感器和控制节点之间的数据传输可靠。
最后，除了实现基本的安全功能，我们还可以通过扩展其他模块和功能来增加系统的智能化。
例如，可以添加人体红外传感器来检测房间内的人员活动，以进一步提供安全保护。
还可以添加灯光和风扇的控制模块，使系统可以根据环境变化自动调节室内的光线和温度。
综上所述，一个基于Zigbee的家庭安全和智能化系统可以通过合适的无线传感器、控制节点和中央控制器实现。
这个系统可以帮助家庭实现安全保护和智能化控制，提高家庭生活的便捷性和舒适性。
zigbee原理
zigbee原理Zigbee是一种低功耗、无线传感网短距离通信协议，采用自组织、多跳和网状网络拓扑结构。
它采用低功率、简单的射频物理层，工作在ISM频段，最常用的是2.4GHz频段。
Zigbee协议为低数据速率和低功耗应用提供了一种经济高效的通信解决方案。
Zigbee网络由一个协调器（Coordinator）和多个终端设备（End Device）组成。
协调器负责网络的配置、管理和协调，而终端设备则负责数据的传输。
协调器可以和多个终端设备建立通信，并控制网络中的数据流动。
Zigbee的通信原理主要包括两个部分：物理层和MAC层。
物理层主要处理射频信号的传输和接收，而MAC层则负责数据帧的组织、传输和接收。
在物理层，Zigbee采用了DSSS（直接序列扩频）调制技术和BPSK（二进制相移键控）调制方式。
DSSS可以增强信号的抗干扰能力，BPSK可以提高信号的传输效率。
同时，Zigbee 还采用了能量检测和前导码技术，以提高接收机的灵敏度和信号的可靠性。
在MAC层，Zigbee采用了CSMA/CA（载波侦听多点接入/冲突避免）机制进行数据传输。
终端设备在发送数据前，会先侦听信道是否有其他设备正在传输。
如果信道忙碌，终端设备会暂时等待，直到信道空闲后再进行数据传输。
这样可以避免数据冲突，提高数据传输的可靠性和稳定性。
另外，Zigbee还通过网络拓扑结构和路由协议来实现多跳通信。
终端设备可以通过中继节点进行数据传输，从而扩展网络的覆盖范围。
路由协议可以根据网络的拓扑结构和节点的能力进行路径选择，实现数据的有效传输。
总的来说，Zigbee协议的原理主要包括射频信号的传输和接收、数据帧的组织和传输、CSMA/CA机制的数据传输和多跳通信的实现。
这些原理保证了Zigbee网络的稳定性、可靠性和高效性，使其成为物联网应用中的重要通信协议。
zigbee解决方案
ZigBee解决方案简介ZigBee是一种低功耗、低数据率、短距离无线通信技术，旨在为物联网设备提供可靠的无线连接。
ZigBee协议基于IEEE 802.15.4标准，并提供构建各种物联网应用的解决方案。
本文将介绍ZigBee的工作原理、应用场景以及如何实施ZigBee解决方案。
工作原理ZigBee网络由一个协调器（Coordinator）、若干个路由器（Router）和若干个终端设备（End Device）组成。
协调器是网络的根节点，负责网络的组网和管理。
路由器可以转发数据包，并扩展网络的覆盖范围。
终端设备是最简单的节点，通常用于直接与传感器或执行器连接。
ZigBee网络采用星型、树型或网状拓扑结构，数据通过多跳路由传递。
节点之间的通信基于时间分割多址（TDMA）技术，确保各个节点能够按时发送和接收数据。
ZigBee使用的是2.4GHz或915MHz无线频段，具有抗干扰能力强、通信距离较远的优点。
此外，ZigBee还根据不同应用场景，提供了不同的数据传输速率和功耗模式。
应用场景ZigBee解决方案广泛应用于智能家居、工业自动化、智能照明、楼宇自控等领域。
以下是几个常见的应用场景：智能家居ZigBee被广泛应用于智能家居领域，通过无线通信技术连接家庭中的各种设备，实现智能化控制。
例如，通过ZigBee网关，用户可以通过智能手机远程控制家中的灯光、空调、安防系统等设备。
此外，智能家居还可以实现能耗监测、智能门锁等功能。
工业自动化ZigBee在工业自动化中可以实现无线传感器网络，为工厂提供实时的监测和控制。
通过将传感器和执行器与ZigBee节点连接，可以实现温度、湿度、压力等工艺参数的监测和控制。
ZigBee的低功耗特性也使得其在工业领域具有较长的电池寿命和可靠性。
智能照明ZigBee可以与智能照明产品相结合，实现灯光的智能控制。
通过将灯具与ZigBee模块连接，用户可以通过智能手机或遥控器调整灯光的亮度、色温和色彩。
ZigBee的工作原理
ZigBee的工作原理_ZigBee组网技术ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。
ZigBee数传模块类似于移动网络基站。
通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。
Zigbee 技术特点主要有低功耗、低成本、时延短、网络容量大、工作频段灵活、低速率、安全的数据传输等。
其中低功耗是Zigbee技术最重要的特点。
由于 Zigbee的传输速率相对较低发射功率较小，使得 Zig bee设备很省电，这是 Zigbee技术能够广泛应用的基石。
ZigBee协议适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求。
Zigbee的基础是IEEE 802.15.4。
但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigbee联盟扩展了IEEE，对其网络层协议和API进行了标准化。
Zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。
主要用于近距离无线连接。
它有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。
ZigBee组网概述组建一个完整的zigbee网状网络包括两个步骤：网络初始化、节点加入网络。
其中节点加入网络又包括两个步骤：通过与协调器连接入网和通过已有父节点入网。
ZigBee网络初始化预备Zigbee网络的建立是由网络协调器发起的，任何一个zigbee节点要组建一个网络必须要满足以下两点要求：（1）节点是FFD节点，具备zigbee协调器的能力;（2）节点还没有与其他网络连接，当节点已经与其他网络连接时，此节点只能作为该网络的子节点，因为一个zigbee网络中有且只有一个网络协调器。
FFD：Full Func TI on Device 全功能节点RFD：Reduced Func TI onDevice 半功能节点ZigBee网络初始化流程1、确定网络协调器首先判断节点是否是FFD节点，接着判断此FFD节点是否在其他网络里或者网络里是否已经存在协调器。
通过主动扫描，发送一个信标请求命令（Beaconrequest command），然后设置一个扫描期限（T_scan_dura TI on），如果在扫描期限内都没有检测到信标，那么就认为FFD在其pos内没有协调器，那么此时就可以建立自己的zigbee网络，并且作为这个网络的协调器不断地产生信标并广播出去。
zigbee网络原理与应用
zigbee网络原理与应用Zigbee是一种低功耗无线通信技术，主要用于物联网应用中的传感器网络。
它采用了低功耗、低数据速率和短距离通信的特点，可用于各种家庭自动化、工业控制和医疗监测等领域。
Zigbee网络具有以下几个核心原理：1. 网络拓扑结构：Zigbee网络采用了星型、树型或网状的拓扑结构。
其中，星型拓扑结构是最简单的，所有节点都直接连接到协调器。
树型拓扑结构则是基于星型拓扑的扩展，形成多层次的网络结构。
而网状拓扑结构可以让节点之间通过中继器相互连接，提高网络的稳定性和可靠性。
2. 路由协议：Zigbee网络使用了AODV（Ad-hoc On-demand Distance Vector）路由协议。
该协议采用基于需求的路由发现机制，只在需要传输数据时才进行路由发现和维护，从而降低网络的能耗。
3. 能耗管理：在Zigbee网络中，节点处于睡眠状态时能耗极低，只有当网络中有数据需要传输时才会被唤醒。
此外，节点之间的通信主要依靠广播和短距离传输，也减少了能耗。
Zigbee网络的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 家庭自动化：Zigbee可以将各种智能设备连接到一个家庭网络中，实现智能家居控制。
例如，可以通过手机控制灯光、温度、门锁等设备，提高家居的安全性和舒适性。
2. 工业控制：Zigbee可以用于工业领域中的传感器网络，实时监测和控制生产过程。
例如，可以监测温度、湿度、压力等参数，并控制机器的运行状态，实现精确的工业自动化控制。
3. 物流和仓储管理：Zigbee可以用于物流和仓储领域中的物品追踪和管理。
例如，可以在物品上安装Zigbee节点，通过网络实时监测物品的位置和状态，提高物流运输的效率和可追溯性。
4. 医疗监测：Zigbee可以用于医疗领域中的远程监护和患者健康管理。
例如，可以将各种健康传感器连接到一个Zigbee网络中，实时监测患者的心率、血压、血糖等指标，并将数据传输给医生或云端平台，实现远程监护和健康管理。
ZigBee技术的网络拓扑结构
ZigBee技术的网络拓扑结构0000星型拓扑网络结构有一个叫做PAN主协调器的中央控制器和多个从设备组成，主协调器必须为一个完整功能的设备，从设备既可为完整功能设备也可为简化功能设备，在实际应用中，应根据具体应用情况，采用不同功能的设备，合理的构造通信网络。
在网络通信中，通常将这些设备分为起始设备或者终端设备，PAN主协调器既可作为起始设备、终端设备，也可以作为路由器，它是PAN网络的主要控制器。
在任何一个拓扑网络上，所有设备都有唯一的64位长地址码，该地址码可以在PAN中用于直接通信，或者当设备发起连接时，可以将其转变为16位的短地址码分配给PAN设备，因此，在设备发起连接时，应采用64位的长地址码，只有在连接成功后，系统分配了PAN的标识符后，才能采用16位的短地址进行连接，因此，短地址吗是一个相对地址码，长地址码是一个绝对地址码。
在ZigBee技术应用中，PAN主协调器是主要的耗能设备，而其他从设备均采用电池供电，ZigBee技术的星型拓扑结构通常在家庭自动化、PC外围设备、玩具、游戏以及个人健康检查等方面得到应用。
对等的拓扑网络机构中，同样也存在一个PAN主设备，但该网络不同于星型拓扑网络结构，在该网络中的任何一个设备只要是在它的通信范围内，就可以和其它设备进行通信。
对等拓扑网络结构能够构成较为复杂的网络结构，例如，网孔拓扑网络结构，这种对等拓扑网络结构在工业监测和控制、无线传感器网路偶、供应物资跟踪、农业智能化，以及安全监控等方面都有广泛的应用。
一个对等网络的路由协议可以是基于Adhoc技术的，也可以是自组织式的和自恢复的，并且，在网络中各个设备之间发送消息时，可通过多个中间设备中继的方式进行传输，即通常称为多跳的传输方式，以增大网络的覆盖范围。
其中，组网的路由协议，在ZigBee网络层中没有给出，这样为用户的使用提供了更为灵活的组网方式。
无论是星型拓扑结构，还是对对等拓扑网络结构，每个独立的PAN都有一个唯一的标识符，利用该PAN标识符，可采用16位的短地址码进行网络设备间的通信，并且可激活PAN网络设备间的通信。
zigbee网络建立过程简介
星形网络和树型网络可以看成是网状网络的一个特殊子集，所以接下来分析如何组建一个Zigbee网状网络。
组建一个完整的Zigbee网络分为两步：第一步是协调器初始化一个网络；第二步是路由器或终端加入网络。
加入网络又有两种方法，一种是子设备通过使用MAC层的连接进程加入网络，另一种是子设备通过与一个先前指定的父设备直接加入网络。
一、协调器初始化网络协调器建立一个新网络的流程如图1所示。
图1 协调器建立一个新网络1、检测协调器建立一个新的网络是通过原语NLME_NETWORK_FORMATION.request发起的，但发起NLME_NETWORK_FORMATION.request原语的节点必须具备两个条件，一是这个节点具有ZigBee协调器功能，二是这个节点没有加入到其它网络中。
任何不满足这两个条件的节点发起建立一个新网络的进程都会被网络层管理实体终止，网络层管理实体将通过参数值为INVALID_REQUEST的NLME_NETWORK_FORMATION.confirm的原语来通知上层这是一个非法请求。
2、信道扫描协调器发起建立一个新网络的进程后，网络层管理实体将请求MAC子层对信道进行扫描。
信道扫描包括能量扫描和主动扫描两个过程。
首先对用户指定的信道或物理层所有默认的信道进行一个能量扫描，以排除干扰。
网络层管理实体将根据信道能量测量值对信道进行一个递增排序，并且抛弃能量值超过了可允许能量值的信道，保留可允许能量值内的信道等待进一步处理。
接着在可允许能量值内的信道执行主动扫描，网络层管理实体通过审查返回的PAN描述符列表，确定一个用于建立新网络的信道，该信道中现有的网络数目是最少的，网络层管理实体将优先选择没有网络的信道。
如果没有扫描到一个合适的信道，进程将被终止，网络层管理实体通过参数仠为STARTUP_FAILURE的NLME_NETWORK_FORMATION.confirm的原语来通知上层初始化启动网络失败。
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【2017－2018学年第2学期】
【基本信息】
【开课部门】
青软实训
【实验课程】
ZigBee技术及应用实验
独立□ 非独立□
【实验项目】
ZigBee网络的建立
【项目类型】
基础综合□ 设计□
研究创新□ 其它□
【项目学时】
2
【学生姓名】
【学 号】
【专 业】
【班 级】
【同组学生】
【实验室名】
【实验日期】
②按键触发广播数据发送函数
SampleAPP_SendPeriodicMessage();
③接收端收到数据后LED1~LED3同时闪烁。
3、通过网络状态改变调用数据发送发送数据，接收端接收数据。（定时函数打开），其余步骤与步骤②相同。
4、路由器节点接收数据成功后，调用函数发送函数将数据发送给协调器：重新定义个MySendMessage函数，并声明一下。在MySendMessage函数中将地址模式改成单播地址。端点地址保持不动。并重新定义个新的簇ID #define SAMPLEAPP_MY_CLUSTERID 3。编译程序，并下载到ZigBee开发板中。
【教师Байду номын сангаас报告的最终评价及处理意见】
成绩（百分制）：（涂改无效）
教师：年 月 日
【实验报告】
1．实验目的：
1、掌握协议栈的运行机制
2、掌握协议栈的下载及调试
3、掌握协议栈信道设置
4、掌握协议栈PANID的设置
二．实验原理：
安装ZStack协议栈并分析代码，下载程序，协调器建立网络
三．实验设备：
ZigBee开发套件
四．实验步骤：
1、按键测试，通过亮灯情况判断ZigBee开发套件上的四个按键具体是SW哪个型号。
2、通过按键调用数据发送函数发送数据，同时接收端收到数据后进行相应的相应操作（智能家居）协调器发出指令，命令LED根据相应的指令做出相应的操作（广播模式）
①找到网络状态改变事件，定时函数（注释掉）。同时在网络状态改变成功之后，点亮LED1~LED3
5、通过定时事件发送数据。
五．实验总结：