ZigBee的应用层(高等教育)
zigbee 协议栈
zigbee 协议栈Zigbee 协议栈。
Zigbee 是一种无线通信协议，它被设计用于低数据速率、低功耗的应用场景，如智能家居、工业自动化、传感器网络等。
Zigbee 协议栈是指在 Zigbee 网络中的协议层，它定义了 Zigbee 网络中各个节点之间的通信规则和协议。
Zigbee 协议栈主要包括物理层、MAC 层、网络层和应用层。
物理层定义了无线通信的调制解调方式、频率和功率控制等；MAC 层负责数据的传输和接收，以及网络中节点的管理；网络层则负责路由和数据包转发；应用层则定义了具体的应用协议和数据格式。
在 Zigbee 协议栈中，物理层使用了 IEEE 802.15.4 标准，它定义了无线通信的物理层和 MAC 层规范，包括频率、调制方式、数据帧格式等。
MAC 层定义了数据的传输方式，包括信道访问方式、数据帧格式、数据重传机制等。
网络层则定义了路由协议和数据包转发规则，以实现多跳网络的数据传输。
应用层则定义了具体的应用协议，如 Zigbee Home Automation（ZHA）、Zigbee Light Link（ZLL）等。
Zigbee 协议栈的设计遵循了低功耗、低成本、可靠性和安全性的原则。
它采用了分层的设计，使得各个层之间的功能清晰明了，易于实现和维护。
同时，Zigbee 协议栈还支持多种网络拓扑结构，包括星型、网状和混合型网络，以满足不同应用场景的需求。
在实际的应用中，开发人员可以使用 Zigbee 协议栈来快速构建 Zigbee 网络应用。
通过使用 Zigbee 协议栈，开发人员可以方便地实现节点之间的数据通信、网络管理和安全保护，从而加速产品的开发周期和降低开发成本。
总的来说，Zigbee 协议栈是 Zigbee 网络中的核心部分，它定义了 Zigbee 网络中节点之间的通信规则和协议。
通过使用 Zigbee 协议栈，开发人员可以快速构建低功耗、低成本、可靠性和安全性的Zigbee 网络应用，满足不同应用场景的需求。
zigbee 协议栈
zigbee 协议栈Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信协议，它是一种低功耗、短距离的无线网络协议，可以用于物联网中各种设备的通信。
Zigbee协议栈是指一套软件的层次结构，用于实现Zigbee协议的功能和特性。
Zigbee协议栈由四个层次组成：应用层，网络层，MAC层和物理层。
应用层是Zigbee协议栈的最高层，它提供了应用程序与其他网络层之间的接口。
应用层负责处理数据的收发，以及定义数据的格式和协议。
应用层也负责处理设备与设备之间的通信，例如传感器与控制器之间的通信。
网络层是Zigbee协议栈的中间层，它负责网络的发现和路由选择。
网络层的主要功能是将数据传输到目标设备，以及维护网络拓扑结构。
网络层使用一种叫做AODV（Ad-hoc On-Demand Distance Vector）的路由选择算法来决定数据的传输路径。
MAC层是Zigbee协议栈的第二层，它负责实现对数据的传输和控制。
MAC层的主要功能包括数据的处理、帧的编码和解码、对信道的管理等。
MAC层使用CSMA-CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）协议来控制数据的传输，并通过BEACON帧来管理设备之间的通信。
物理层是Zigbee协议栈的最底层，它负责将数据从电子信号转换为无线信号，并传输到接收设备。
物理层的主要功能包括信号的调制和解调、信道编码和解码、信号的传输和接收等。
Zigbee协议栈还支持一种叫做ZDO（Zigbee Device Object）的设备对象。
ZDO是一个与设备相关的软件模块，提供了设备的管理和控制功能。
ZDO负责设备的发现、加入网络、离开网络、重置等操作，并通过指定的应用程序接口来与设备进行通信。
总的来说，Zigbee协议栈是一个非常复杂的系统，包含了多个层次和各种功能。
它通过不同的层次和模块来实现Zigbee协议的各种特性和功能，从而使得物联网设备之间可以方便地进行通信和控制。
ZigBee协议架构
ZigBee协议架构ZigBee协议是一种低功耗、近距离无线通信协议，主要应用在无线传感器网络（WSN）中。
它是由ZigBee联盟（ZigBee Alliance）所定义和推广的，旨在为物联网设备之间的通信提供一个标准化的解决方案。
本文将介绍ZigBee协议的架构和其主要组件，以及在物联网应用中的应用场景。
一、ZigBee协议架构概述ZigBee协议采用了分层的架构，以便于各个组件的模块化和扩展性。
ZigBee协议架构一般可分为两个主要层次：应用层和网络层。
下面将详细介绍每个层次的主要组件和功能。
1. 应用层应用层是ZigBee协议栈的顶层，负责实现各种应用的功能。
它可以与不同类型的传感器和执行器进行通信，并执行各种任务，如数据采集、控制和管理等。
应用层使用ZigBee Cluster Library（ZCL）定义了一系列的应用框架和应用集群，以便开发人员可以方便地构建自己的应用。
2. 网络层网络层是ZigBee协议栈的中间层，负责实现节点之间的通信和路由功能。
它使用ZigBee网络堆栈协议（ZigBee Network Stack Protocol）来处理数据包的发送和接收，以及路由选择和网络管理等功能。
网络层的核心组件包括ZigBee协调器（ZigBee Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。
二、ZigBee协议架构组件1. ZigBee协调器ZigBee协调器是在ZigBee网络中的关键组件，它负责启动和管理整个网络，以及分配网络地址和加密密钥等。
协调器可以与多个路由器和终端设备建立连接，并通过网络层协议进行数据传输和路由选择。
此外，协调器还负责处理网络中的任何故障或冲突，并重新分配资源以保持网络的可靠性和稳定性。
2. 路由器路由器是ZigBee网络中的中间节点，它负责转发数据包并实现网络层的路由选择功能。
路由器可以与其他路由器和终端设备建立连接，并通过网络层协议将数据包从源节点传输到目标节点。
Zigbee技术及其应用技术
Zig bee技术及其应用2013-09-21 21:37:38|分类：Zigbee技术|标签：ziqbee通信组网应川|字号订阅ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。
ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。
其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
乙gBee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复朵度、快速、可靠、安全。
ZigBee网络中设备的可分为协调器(Coordinator)＞汇聚节点(Router)、传感器节点(EndDevice)等三种角色。
⑴与此同时，中国物联网校企联盟认为:zigbee作为一种短距离无线通信技术,山于其网络可以便捷的为用户提供无线数抓传输功能,因此在迦阳领域具有非常强的可应用性。
起源ZigBee译为”紫蜂”,它与蓝牙相类似。
是一种新兴的短距离无线通信技术，用于传感控制应用(Sensor and Control)o由IEEE 802.15工作组中提出,并由其TG4工作组制定规范。
2001 年8 月，ZigBee Alliance 成立。
2004年，ZigBee V1.0诞生。
它是Zigbee规范的第一个版本。
由于推出仓促，存在一些错误。
2006年，推出ZigBee 2006,比较完善。
2007年底，ZigBee PRO推出。
2009年3月，Zigbee RF4CE推出，具备更强的灵活性和远程控制能力。
2009年开始，Zigbee釆用了IETF的IPv6 6Lowpan标准作为新一代智能电网Smart Energy(SEP 2.0)的标准，致力于形成全球统一的易于与互联网集成的网络，实现端到端的网络通信。
随着美国及全球智能电网的建设，Zigbee将逐渐被IPv6/6Lowpan标准所取代。
ZigBee的底层技术基于IEEE 802.15.4,即其眇理屋和媒体访问控制层直接使用了IEEE 802.15.4的定义。
ZigBee原理及应用教学大纲
《ZigBee原理及应用》课程教学大纲一、课程说明二、学时分配表三、教学目的与要求1.本课程总体教学目的和要求（1）课程的教学目的ZigBee原理及应用课程是通信工程专业的一门专业方向选修课。
通过本课程，使学生掌握ZigBee网络的基本原理、概念、技术和开发流程，掌握实现ZigBee网络的SOC无线单片机的基本结构、基本原理、接口技术，实现基于ZigBee网络的物联网应用系统。
课程适应国家物联网发展战略，通过理论教学和案例分析培养学生的创新思维，通过实验和项目实训，提高学生物联网应用系统的开发能力、激发学生的创新能力。
（2）课程的基本要求知识要求:了解：无线传感器网络概念、体系结构、关键技术以及应用领域和发展趋势；ZigBee网络协议、结构和原理；基于ZigBee的物联网模式和架构；基于ZigBee的物联网典型应用。
熟悉：ZigBee开发平台和开发环境搭建；CC2430无线单片机应用程序开发流程；ZigBee协议栈及使用。
掌握：CC2530单片机的内部资源的使用方法；常用传感器与CC2530的接口开发；CC2530射频通信、网络路由的使用与编程；基于ZigBee网络的简单物联网应用系统开发。
能力要求:基本运用： CC2530的C语言开发；ZigBee硬件基本设计能力；CC2430内部资源的开发使用；CC2530接口与传感器使用；CC2530单片机点对点通信；综合运用：CC2530单片机路由、网关的开发与使用；ZigBee物联网应用系统的开发。
2.各章教学要求和知识考核点（包括主要知识点和难点）第一章无线传感器网络概述1、本章的教学目的和要求：（1）了解无线传感器网络的基本概念、发展历程；（2）熟悉无线传感器网络的研究现状、应用研究前景，无线传感器网络的技术实现特点。
2、本章的主要知识点（1）无线传感器网络概述；（2）无线传感器网络的发展；（3）无线传感器网络的研究现状和前景；（4）无线传感器网络的特点和应用。
zigbee协议栈
zigbee协议栈
ZigBee协议栈是一种低功耗、近距离、无线通信协议，
它以IEEE 802.15.4标准为基础，支持点对点和星形拓扑网络。
ZigBee协议栈分为物理层、MAC层、网络层和应用层。
物理层：ZigBee的物理层工作于2.4GHz带宽，提供了
16个信道，可以在不同频段工作。
此外，它还支持双向数据
传输、自适应，能够自动优化网络性能。
物理层与MAC层之间的接口在帧结构中定义。
MAC层：ZigBee MAC层是机制，它负责管理网络的访问
控制、组织网络拓扑结构等。
在ZigBee中，通信是按照设备
类型进行的，有一些设备被指定为“协调器”，这些设备负责管理网络中的资源，调度传输时间等。
网络层：ZigBee网络层的主要职责是管理设备之间的通信，为应用层提供稳定的通信基础。
它提供了一组缺省的网络协议，可以在多种不同环境下使用。
应用层：ZigBee应用层是通过使用设备描述文件来定义
应用层协议和服务的标准集合。
通过设备描述文件（或“簇”），应用程序可以访问底层硬件和网络服务。
总之，ZigBee协议栈是一种广泛应用于安防、能源管理、自动化等领域的低功耗、近距离、无线通信协议，能够支持多种应用需求，有着良好的安全性和稳定性。
Zigbee _应用层介绍
Zigbee 协议栈中文说明_应用层介绍2.APL 应用层介绍 source src2.1.1应用层简介如图2-1所示，ZigBee 应用层由三个部分组成，APS 子层、ZDO （包含ZDO 管理平台）和制造商定义的应用对象。
图2-1 zigbee 协议堆栈分层结构2.1.2应用层框架ZigBee 中的应用框架是为驻扎在ZigBee 设备中的应用对象提供活动的环境。
最多可以定义240个相对独立的应用程序对象，且任何一个对象的端点编号都是从到240。
此外还有两个附加的终端节点，为了APSDE-SAP 的使用：端点号0固定用于ZDO 数据接口；另外一个端点255固定用于所有应用对象广播数据的数据接口功能。
端点241-2542.1.2.1应用应用profiles 是一组统一的消息，消息格式和处理方法，允许开发者建立一个可以共同使用的分布式应用程序，这些应用是利用驻扎在独立设备中的应用实体来实现的。
这些应用profiles 允许应用程序发送命令、请求数据和处理命令的请求。
2.1.2.2簇簇标识符可用来区分不同的簇，簇标识符联系着从设备流出和向设备流入的数据。
在特殊的应用profiles范围内，簇标识符是唯一的。
✓2.1.3ZigBee设备对象ZigBee设备对象（ZDO），描述了一个基本的功能函数，这个功能在应用对象、设备profile 和APS之间提供了一个接口。
ZDO位于应用框架和应用支持子层之间。
它满足所有在ZigBee 协议栈中应用操作的一般需要。
此外ZDO还有以下作用：（1）初始化应用支持子层（APS），网络层（NWK），安全服务规范（SSS）。
（2）从终端应用集合中配置的信息来确定和执行安全管理、发现、网络管理、以及绑定管理。
ZDO描述了应用框架层中应用对象的公用接口以及控制设备和应用对象的网络功能。
在终端节点0, ZDO提供了与协议栈中与低一层连接的接口，如果是数据则通过APSDE-SAP，如果是控制信息则通过APSME-SAP。
zigbee协议栈
zigbee协议栈Zigbee协议栈是一种基于IEEE 802.15.4无线技术的低功耗通信协议，用于构建无线传感器网络和物联网设备。
它由几个层次的协议组成，包括物理层、MAC层、网络层和应用层。
物理层是Zigbee协议栈的最底层，负责无线信号传输和接收。
它定义了无线模块和设备的硬件要求，包括频率、调制方式、传输速率等。
在物理层之上是MAC层，负责网络节点之间的数据传输和管理。
它提供了一系列函数，用于数据包的发送和接收，以及网络节点的寻址和路由。
网络层位于MAC层之上，负责整个网络的拓扑结构和数据路由。
每个节点都有一个唯一的网络地址，用于标识和寻址。
网络层使用路由算法决定最佳的数据传输路径，以确保数据的可靠传输。
最上层是应用层，这是开发人员编写应用程序的层次。
它提供了一系列应用程序程序接口（API），用于数据的发送和接收。
开发人员可以利用这些API实现各种应用程序，如传感器数据采集、远程控制等。
Zigbee协议栈具有以下几个特点。
第一，低功耗。
由于无线传感器网络和物联网设备通常是由电池供电，因此低功耗是一个非常重要的设计考虑。
Zigbee协议栈通过最小化数据传输以及使用睡眠和唤醒机制来实现低功耗。
第二，短距离通信。
Zigbee协议栈的设计目标是用于部署在短距离范围内的网络，通常不超过100米。
这使得它非常适用于家庭自动化、智能电网等场景。
第三，高可靠性。
Zigbee协议栈支持多路径数据传输，以确保数据能够在网络中快速可靠地传输。
此外，它还支持自动路由和包重传机制，以应对网络中节点的故障或丢失。
第四，安全性。
Zigbee协议栈支持数据加密和身份验证功能，确保数据在传输过程中的保密性和完整性。
这对于保护物联网设备和网络免受黑客攻击非常重要。
总的来说，Zigbee协议栈是一种可靠、低功耗、安全的通信协议，适用于构建无线传感器网络和物联网设备。
它的设计目标是满足家庭自动化、智能电网等应用场景中的通信需求。
完整版ZigBee应用层规范
应用层规范概述2.1层，MACIEEE802.15.4 2003标准层和PHYZigBee栈体系包含一系列的层元件，包含ZigBee虽然本节描述了的NWK层。
当然也包括ZigBee每个层的元件提供相关的服务功能。
栈结构框图。
1为ZigBeeAPL栈的其他部分但主要描述图1.1中的层。
图管理平台）（包含子层、ZDOZDO如图1.1所示，ZigBee应用层由三个部分组成，APS 和制造商定义的应用对象。
2.1.1应用支持子层到供应商的应用对象的通层之间，从ZDO提供了这样的接口：在NWK层和APLAPS 。
APSMEAPSDE）和APS）管理实体（用服务集。
这服务由两个实体实现：APS数据实体（(APSDE-SAP)；APSDE(1)APSDE通过服务接入点）。
APSME服务接入点（APSME-SAPAPSME（2）通过提供在同一个网络中的两个或者更多的应用实体之间的数据通信。
APSDE提供多种服务给应用对象，这些服务包含安全服务和绑定设备，并维护管APSME 。
理对象的数据库，也就是我们常说的AIB应用层框架2.1.2ZigBee中的应用框架是为驻扎在ZigBee设备中的应用对象提供活动的环境。
最多可以定义240个相对独立的应用程序对象，任何一个对象的端点编号从1到240。
还有两个附加的终端节点为了APSDE-SAP的使用：端点号0固定用于ZDO数据接口；另外一个端点255固定用于所有应用对象广播数据的数据接口功能。
端点241-254保留（给为了扩展使用）。
Profiles应用2.1.2.1是一组统一的消息，消息格式和处理方法，允许开发者建立一个可以profiles应用．共同使用的、分布式应用程序，这些应用是使用驻扎在独立设备中的应用实体。
这些应用profiles 允许应用程序发送命令、请求数据和处理命令和请求。
簇2.1.2.2在特和向设备流入。
簇标识符可用来区分不同的簇，簇标识符联系着数据从设备流出，范围内，簇标识符是唯一的。
ZigBee基础知识讲解
MSG命令帧格式如图1-2-3所示：
1.2.3ZigBee设备配置层 ZigBee设备配置层提供标准的ZigBee配置服务，它定义和处理描述符请求。在 ZigBee设备配置层中定义了称为ZigBee设备对象(ZigBee device object，ZDO)的 特殊软件对象，它在其他服务中提供绑定服务。远程设备可以通过ZigBee设备 对象（ZDO）接口请求任何标准的描述符信息。当接受到这些请求时，ZDO会 调用配置对象以获取相应的描述符值。子目前的ZigBee协议栈版本中，还没有 完全实现设备配置层。ZDO是特殊的应用对象，它在端点（end-point）0上实 现。 1.2.4用户程序 运行在ZigBee协议栈上的应用程序实际上就是厂商自定义的应用对象。这些应用 程序使用ZigBee联盟给出的并且批准的规范（profile）进行开发并且运行在端 点1-240上。
图1-3-1各层帧结构的构成
1-4ZigBee网络配置 ZigBee设备类型分为三类：网络协调器、网络路由器和网络终端设备。其中网 络协调者主要负责网络的建立，以及网络的相关配置；路由器主要负责找寻、建 立、以及修复网络报文的路由信息，并负责转发网络报文；网络终端具有加入、 退出网络得功能，并可以接收和发送网络报文，但终端设备不允许路由转发报文。 同常协调者和路由器节点一般由FFD功能设备构成，终端设备由RFD设备构成。 ZigBee网络根据应用的要求可以组织成星形网络、网状网络和簇状网络三种拓 扑结构。如图1-4-1所示。在星形结构中，所有的设备都与中心设备—PAN网络协 调者通信，实际上在这种简单的网络结构中路由器是没有路由作用的。在这种网 络结构中，网络协调者一般使用电力系统供电，而其他设备采用电池供电。星形 网络适合家庭自动化、个人计算机外设以及个人健康护理等小范围的室内应用； 与星形网络不同，网状网络（mesh）只要彼此在对方的无限辐射范围内，任何两 个FFD设备之间都能直接通信，在Mesh中每一个FFD设备之间都可以认为是路由器， 都可以实现对网络报文的路由转发功能，Mesh在构建时比较复杂，节点所要维护 的信息较多；对于簇状网路实际上可以看做是一个复杂的星形网络，一个扩展的 星型拓扑或是有多个简单的星形网络组成的拓扑结构，在簇状网络中，网络协调 者、路由器还和终端设备的功能清晰，相对于Mesh,构建簇状网络比较简单，所 需的资源相对较少，并且可以实现网络的路由转发功能，从而也扩大了网络的通 信范围。
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的介绍
ZigBee的介绍，核心关键内容，核心基本标准，应用一 ZigBee的介绍ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。
ZigBee 协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。
其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
ZigBee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。
ZigBee网络中设备的可分为协调器(Coordinator)、汇聚节点(Router)、传感器节点(EndDevice)等三种角色。
与此同时，中国物联网校企联盟认为：zigbee作为一种短距离无线通信技术，由于其网络可以便捷的为用户提供无线数据传输功能，因此在物联网领域具有非常强的可应用性。
ZigBee典型组网二ZigBee的核心关键内容三ZigBee的核心基本标准四ZigBee的应用1 ZigBee实现远距离遥测遥控ZigBee 网络可以通过接口卡等多种方式，与互联网，GPRS网，CDMA1x网以及其它通信系统线连接，从而实现远程操控。
你也可以通过其它网络，将两个或多个局部ZigBee 网络连接在一起。
2 ZigBee技术应用领域ZigBee技术的目标就是针对，工业，家庭自动化，遥测遥控，例如灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。
3 ZigBee实现工业现场对无线数据传输的要求要求低功耗，低数据量（250KPS），低成本，使用免费的ISM频段（2.4G），高的抗干扰性能的直序扩频通信方式（DSSS），高保密性（64位出厂编号和支持AES-128加密），高集成度和高的可靠性；节点模块之间具有自动动态组网的功能，采用了包括网状网在内的拓扑结构，使用了碰撞避免机制，信息在整个ZigBee网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性。
基于ZigBee技术的高校宿舍烟雾火警系统
DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.32.012基于ZigBee技术的高校宿舍烟雾火警系统潘健(无锡职业技术学院 江苏无锡 214000)摘 要：高校宿舍的火警预防是高校宿舍安全建设的重要内容，及时准确的预警系统可以帮助高校防范于未然。
本文采用现今流行的ZigBee传感器网络技术对数量多密集分布的宿舍烟雾火情进行实时监控，无线采集烟雾数据汇集给宿舍管理端进行显示和处理，如果有火警信号，宿舍管理端可以通过GSM技术拨打电话和发送短信远程向管理人员报警，起到了很好的报警效果。
关键词：ZigBee技术 气体传感器 GSM技术中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)11(b)-0012-02面对高校各种电子设备使用不当造成火灾的危害，怎样预防是时下高校迫切需要关注的话题。
使用人工监管的方式对火灾进行监视，易于疏忽且不方便，设计出一种智能且高效的监管检测装置尤为必要。
本系统基于ZigBee技术的无线传感网进行研究和设计，通过选用高效的气体传感器，对高校宿舍产生的烟雾火情实时监控，将气体传感器采集到的气体浓度经过一系列的转换，再通过ZigBee路由器进行数据解析处理，再通过ZigBee协调器进行数据收集，将这些数据发送给宿舍管理员的电脑监控系统，通过数据比对，判断有害气体浓度值是否超出预警值范围，如果检测到的气体浓度值在预设值范围内，则系统继续监控并实时采样，一旦数据显示超出预警值，系统立刻发出声光报警，同时加入的GSM通信模块也会以电话及短信的方式报警，提醒管理员某宿舍发生了危险，管理员因此可以防范于未然。
在此系统中采用了ZigBee组网技术和GSM 通信技术，相比传统有线通信，大大降低了系统施工复杂度，并且提高了施工的灵活性及系统成本，同时加入GSM 电话及短信提醒使远程报警更加有效，对实现火灾预警也具有重要意义。
1 系统总体方案设计在高校宿舍居住人群比较集中的情况下，通过安装报警装置起到火灾预警是很有必要的。
[信息与通信]Zigbee_应用层介绍
![[信息与通信]Zigbee_应用层介绍](https://img.taocdn.com/s3/m/73f96ecdb9f67c1cfad6195f312b3169a451ea69.png)
[信息与通信]Zigbee _应用层介绍Zigbee协协协中文协明_协用协介协2.APL协用协介协 source src2.1.1协用协协介如协2-1所示～ZigBee协用协由三部分协成～个APS子协、ZDO;包含ZDO管理平台,和制造商定协的协用协象。
协2-1 zigbee协协堆协分协协构一端口相个当与XP上的一个协程～也就,2.1.2协用协架框是一协用程个ZigBee中的协用架是协协在框扎ZigBee协协中的协用协象提供活协的协境。
序最多可以定协240个独个号从相协立的协用程序协象～且任何一协象的端点协都是1到240。
此外协有附加的协端协点～协了两个APSDE-SAP的使用,端点号0固定用于ZDO数据接口～另个外一端点255固定用于所有协用协象播据的据接口功能。
端点广数数241-254保留;留协未协展使来用,。
所协的profiles其协就是一协准～按协协准的人可以通信。
个个2.1.2.1协用Profiles协用profiles是一协协一的消息～消息格式和协理方法～允协协协者建立一可以共同使用个的分布式协用程序～协些协用是利用协在立协协中的协用协协协的。
协些协用扎独体来profiles允协协用程序协送命令、协求据和协理命令的协求。
数2.1.2.2簇协协符可用分不同的簇～簇协协符协系着协协流出和向协协流入的据。
在特殊的协用来区从数profiles范协～簇协协符是唯一的。
内1,2.1.3ZigBee协协协象ZigBee协协协象;ZDO,～描述了一基本的功能函～协功能在协用协象、协协个数个profile和APS之协提供了一接口。
个ZDO位于协用架和协用支持子协之协。
协足所有在框它ZigBee协协协中协用操作的一般需要。
此外ZDO协有以下作用, ;1,初始化协用支持子协;APS,～协协;网NWK,～安全服协协范;SSS,。
;2,协端协用集合中配置的信息定和协行安全管理、协协、协管理、以及协定管理从来确网。
ZigBee的应用层
1.1s应用支持子层(APS)12 ZigBee 设备对象（ZDO）121、设备发现122、服务发现123、制造商所走义的应用对象2、应用支持子层(APS)概述APS 8^ 实体APSDEAPS管理实体APSME 目录24 服务规范241、APS数据服务242、APS簣理服务2421绑颐语102422倍恩库维护112423、组艇13 2.5、帧格式152.51通用的APDU帧格式152.5.2.不同帧类型的格式16 26功能描述17261、永久数据17262、绑定17263、组寻址18264、重传19265、1927.应用支持子层状态值19 参考书籍20本篇内容ZigBee的应用层协议格式• ZigBee协议应用层的概述;•主讲应用层（APL ）下的应用支持子层（APS）规范;1.概述ZigeBee 协议栈结构是在IEEE802.15.4标准基础上建立的,而该标准走义了协议的 MAC 和PHY 层。
ZigBee 设备应该包括IEEE802.15.4的PHY 层和MAC 层、以及ZigBee堆栈层：网络层（NWK k 应用（APL ）层和安全服务管理。
图1给出这些组件的关系结构。
图1 ZigBee 协议结构体系应用层每个ZigBee 设备都与一个特定模板有关,可能是公共模板輸有模板。
这些模板走义 了设备的应用环境、设备类型以及用于设备简通倍的串（或称簇）•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。
每个应用对象通过f 端口连接到ZigBee 堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件。
从应用的角庚看,通倍的本质就是端口到端口的连接（例如• 一个带开关组件的设备与 带一个或多个灯组件的设备逬行通倍■目的是点拓这些灯1端口之间的通倍是通的数 据结构实MLDE ・SAPMLDE-SAP MAC 层应用对象240ZDO \ ZigBee 设S 对镇 公共(ZDO)靖点240APSDE-SAPAP SDE-SA PZDO 管理安全管理NWK 层网络安全管理网络层数据实体SAP网络层 信恵中路由管网络管理响应信应用对 象1接口 / :端点0现的。
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目录
1、概述 (2)
1.1、应用支持子层（APS） (3)
1.2、ZigBee设备对象（ZDO） (3)
1.2.1、设备发现 (3)
1.2.2、服务发现 (3)
1.2.3、制造商所定义的应用对象 (4)
2、应用支持子层(APS) (4)
2.1、概述 (4)
2.2、APS数据实体APSDE (4)
2.3、APS管理实体APSME (4)
2.4、服务规范 (5)
2.4.1、APS数据服务 (5)
2.4.2、APS管理服务 (11)
2.4.2.1、绑定原语 (11)
2.4.2.2、信息库维护 (13)
2.4.2.3、组管理 (14)
2.5、帧格式 (16)
2.5.1、通用的APDU帧格式 (16)
2.5.2、不同帧类型的格式 (17)
2.6、功能描述 (18)
2.6.1、永久数据 (18)
2.6.2、绑定 (18)
2.6.3、组寻址 (19)
2.6.4、重传 (20)
2.6.5、分段的传输 (20)
2.7、应用支持子层状态值 (20)
参考书籍 (21)
ZigBee 的应用层协议格式
本篇内容
● ZigBee 协议应用层的概述；
● 主讲应用层（APL ）下的应用支持子层（APS ）规范；
1、概述
ZigeBee 协议栈结构是在IEEE802.15.4标准基础上建立的，而该标准定义了协议的MAC 和PHY 层。
ZigBee 设备应该包括IEEE802.15.4的PHY 层和MAC 层、以及ZigBee 堆栈层：网络层（NWK ）、应用（APL ）层和安全服务管理。
图1给出这些组件的关系结构。
图1 ZigBee 协议结构体系
应用层
ZigBee 设备对象 （ZDO ） 应用对象1 应用对
象240 ZDO 公共
接口
MAC 层
（物理） PHY 层
ZDO 管理 端点1 APSDE-SAP 端点240
APSDE-SAP
端点0 APSDE-SAP APS 安
全管理 APS 信息中间
响应信息 M L D E -S A P M L D E -S A P NWK 层
网络层数据实体SAP
网络安
全管理 网络层信息中路由管理 网络管理
MLDE-SAP
MLDE-SAP PD-SAP
PD-SAP 2.4GHz 868 / 915Hz 安全管理
每个接口都能接收或发送簇格式的数据，一共有两个特殊的端口，即端口0和端口255.端口0用于整个ZigBee设备的配置和管理。
应用程序可以通过端口0与ZigBee堆栈的其他层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。
附属在端口0的对象被称为ZigBee设备对象（ZDO）。
端口255用于向所有端口的广播。
端口241~254是保留端口。
所有端口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口相连接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同单兼容的设备，如带灯的开关。
APS使用网络（NWK）层提供的服务。
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（ZDO）对网络层参数进行配置和访问。
再从图1中观察可以发现，ZigBee应用层框架包括应用支持子层（APS）、ZigBee设备对象（ZDO）和制造商所定义的应用对象。
1.1、应用支持子层（APS）
ZigBee协议栈中应用层（APL）的APS提供了在NWK层和APL层之间及从ZDO到供应商的应用对象的通用服务集的接口。
这种服务由两个实体APSDE和APSME实现。
1.2、ZigBee设备对象（ZDO）
ZDO代表着一个基本的功能函数类，这个功能在应用对象、设备模式与APS之间提供了一个接口。
ZDO位于应用框架与应用支持子层之间，它满足所有在ZigBee协议栈中应用操作的一般需要，具有以下作用：
●初始化应用支持子层（APS）、网络层（NWK）、安全服务规范（SSS）；
●从终端应用中集合配置信息来确定和执行发现、安全管理、网络管理和绑定管理。
ZDO描述了应用框架层应用对象的公用接口以控制设备和应用对象的网络功能。
在终端端口0，ZDO提供了与协议栈中低一层相接的接口，如果是数据，则通过APSDE-SAP；如果是控制信息，则通过APSME-SAP。
在ZigBee协议栈的应用框架中，ZDO公用接口提供设备、发现、绑定、安全等功能的地址管理。
1.2.1、设备发现
设备发现，是一个ZigBee设备发现其他ZigBee设备的过程。
有两种形式的设备发送请求：IEEE地址请求和网络地址请求。
IEEE地址请求是单播到一个特定的设备且假定网络地址已知；网络地址请求是广播且携带一个已知的IEEE地址作为数据负载。
1.2.2、服务发现
服务发现是一个已知设备被其他设备发现的过程。
服务发现通过在一个已知设备的每个端口发送查询或通过使用一个匹配服务功能（广播或单播）。
服务发现可方便定义和使用各种描述来概述一个设备的能力。
服务发现信息在网络中也许被隐藏，在这种情况下，设备提
供的某种服务可能不好在发现操作时到达，致使服务可能无法访问。
1.2.3、制造商所定义的应用对象
运行在ZigBee协议栈上的应用程序实际就是厂商自定义的应用对象。
这些应用程序使用ZigBee联盟给出的并且批准的规范（Profile）进行开发并运行在端点1-240上。
2、应用支持子层(APS)
2.1、概述
ZigBee协议栈中应用层（APL）的APS提供了在NWK层和APL层之间及从ZDO到供应商的应用对象的通用服务集的接口。
这种服务由两个实体实现：
●APS数据实体（APSDE）：通过APSDE服务接入点（APSDE-SAP）实现；
●APS管理实体（APSME）：通过APSME服务接入点（APSME-SAP）实现。
2.2、APS数据实体APSDE
APSDE提供在同一个网络中的两个或者多个应用实体之间的数据通信，为NWK、ZDO和应用对象提供一个数据服务，使得应用程序的PDU在两个或多个设备之间传输，设备本身必须位于同一个网络。
APSDE提供的服务：
●发出应用层PDU（APDU）：APSDE会接收应用PDU，并通过增加合适协议开销发出一个APS
PDU；
●绑定：一旦两个设备绑定，APSDE就可以从一个绑定设备传输一个信息给第二个设备；
●组地址过滤：提供了根据是否是终端组的成员过滤组地址信息的功能；
●可靠传输：在NWK层采用端到端重试，增加了事件的可靠性；
●重复拒绝：传输所提供的信息将不会被多次接收；
●分裂：可以分裂和重组长于一个NWK层负载的信息。
2.3、APS管理实体APSME
APSME提供的功能包括维持绑定表及在绑定的设备之间传送消息。
绑定指的是基于两台设备的服务和需求将它们匹配地连接起来。
APSME提供的服务：
●绑定管理：根据服务和需求一起匹配两个设备的功能；
●AIB管理：在设备的AIB中获取并设置属性的功能；
●安全：通过使用安全密钥与其他设备建立可信关系的功能；
●组管理：提供了宣布多个设备共享一个地址，增加设备到组以及从组中移除设备的
功能；。