基于ZigBee多跳组播实验

6.6 ZigBee多跳组播

在实际生活应用中，读者可能会遇到这样的问题：需要对特定的工程对象实现分组管理。如在医院中的医疗病房中，病人患病情况类型是不同的，年龄组分布也不尽相同。如果需要对特定分组的患者利用ZigBee网络通知相关消息，组播技术可以很方便地完成上述任务。

ZigBee网络中的节点分组，只有相同组号的组员才能收到每一个组员发出的消息。即工作组内设备可以接收组播数据包，而组外设备将无法接收，可实现对特定设备的分组管理。本节我们在TI官方例程SampleApp的基础上，定义了两个不同的分组对象。设备可以通过按键选择加入特定分组，并且可以同时存在两个分组中。当组内设备接收到按键组播消息后，连接在设备上的蜂鸣器发出“滴滴滴滴”的声音，并且LED灯闪烁，表示接收到组播消息。

实验目的与器材

1）实验目的

◆学习ZigBee协议的组播技术。

◆加深对Z-Stack2007/Pro协议栈的应用层流程认识。

◆学会使用蜂鸣器，并利用LED灯控制函数控制蜂鸣器。

2）实验器材

◆4个CC2530开发套件（1个协调器模块，3个路由器模块）。

◆4个蜂鸣器。

实验原理与步骤

1．硬件介绍

1）蜂鸣器

蜂鸣器是一种结构非常简单的电子讯响器，采用直流电压供电，常被用于电子产品中的

如图所示，蜂鸣器的工作原理非常简单，主要由发声器、三极管和电阻组成。单片机I/O驱动能力不能够使蜂鸣器发音。所以，三极管用来放大驱动电流。如果电阻R输出是高电平，三极管导通，集电极的电流能够使得蜂鸣器发声。当输出为低电平，三极管截止，蜂

鸣器没有电流通过，不会发声。如果输出为方波，通过控制方波的频率，蜂鸣器也能够产生简单的音乐。

2．程序流程

组播通信寻址使用16 位多播组I D完成。多播组是所有已登记在同一个多播组ID 下节点的集合。一个多播信息发送给一个特定的目标组，即多播表中该组ID 所列的所有设备。

组播数据帧既可以由目标多播组的成员在网络中传播，也可以由非目标多播组成员在网络中传播。数据包发送由数据包的一个地址模式标志指明，确定转发到下一跳的方式。如果原始信息由组的成员创建，就被视为处于“成员模式”，按广播方式转发。如果原始信息不是组成员设备创建，就被视为处于“非成员模式”，按单播方式转发一个组成员。如果一个非成员信息到达目标组的任何成员，不管下一个数据包由哪个设备进行转发，就会立即转换为成员模式类型。

实现组播通信，首先，要对组对象进行定义和初始化，将设备加入到特定组中，然后，向特定设备组发送组播消息，最后组内成员接收到消息后，进行相应消息处理。

1）组对象初始化

组播网络中，设备发出的消息经过组寻址才会发到具有相同组号的组员设备中。组号用来标记设备所属的组，而组寻址需要定义组播地址。

（1）.在SampleApp.h中定义两者的组ID，以标记设备所属的组。

#define SAMPLEAPP_FLASH_GROUP1 0x0001

#define SAMPLEAPP_FLASH_GROUP2 0x0002

（2）在程序SampleApp.c文件的SampleApp_Init函数中定义两个组对象并进行简单初始化，主要包括组的ID和组名字。

aps_Group_t SampleApp_Group1;//定义组1和组2对象

aps_Group_t SampleApp_Group2;

//组1初始化

SampleApp_Group1.ID = 0x0001;

osal_memcpy( SampleApp_, "Group 1", 7 );

//组2初始化

SampleApp_Group2.ID = 0x0002;//

osal_memcpy( SampleApp_, "Group 2", 7 );

（3）组播地址定义。组播通信过程中，网络中节点是通过使用组地址进行网络寻址，并能够向特定分组节点传递消息。组播数据包应该具有设备寻址的地址模式、所属任务的端点号和组号。组1地址定义以及初始化为：

//定义组1地址

afAddrType_t SampleApp_Flash_DstAddr_Group1;

//设置地址模式为组播

SampleApp_Flash_DstAddr_Group1.addrMode = (afAddrMode_t)afAddrGroup;

SampleApp_Flash_DstAddr_Group1.endPoint = SAMPLEAPP_ENDPOINT;

//设置组地址为组1 ID号

SampleApp_Flash_DstAddr_Group1.addr.shortAddr = SAMPLEAPP_FLASH_GROUP1;

2）设备入组/离开组

（1).在ZigBee 网络实现组播通信时，设备加入组是通过设备端点加入到工作组中。

aps_AddGroup( SAMPLEAPP_ENDPOINT, &SampleApp_Group );

初始情况下，编者将设备都加入到了组1和组2中：

aps_AddGroup( SAMPLEAPP_ENDPOINT, &SampleApp_Group1 );

aps_AddGroup( SAMPLEAPP_ENDPOINT, &SampleApp_Group2);

#if defined ( LCD_SUPPORTED )

HalLcdWriteString( "GROUP 1+2", HAL_LCD_LINE_6 );

#endif

（2).将一个设备从工作组中移除，将该端点依据组ID号将其从组中移除。

aps_RemoveGroup( SAMPLEAPP_ENDPOINT, SAMPLEAPP_FLASH_GROUP );

（3）.使用aps_FindGroup函数判断一设备端点SAMPLEAPP_ENDPOINT是否在组ID 号为SAMPLEAPP_FLASH_GROUP的组中。

grp = aps_FindGroup( SAMPLEAPP_ENDPOINT, SAMPLEAPP_FLASH_GROUP );

读者可以在按键函数（SampleApp_HandleKeys）中利用这三个函数实现设备入组、退组、以及组间切换。

3）向特定组发送消息

设备在按键函数中调用SampleApp_SendFlashMessage（）函数来发送消息。本例中，为了实现对不同分组函数控制，编者加入了组号“SAMPLEAPP_FLASH_GROUP”参数：SampleApp_SendFlashMessage(uint16 flashTime,uint8 SAMPLEAPP_FLASH_GROUP)

该函数中调用AF_DataRequest（）函数进行数据收发，下面是向组1设备发送消息的语句：

if ( AF_DataRequest( &SampleApp_Flash_DstAddr_Group1, &SampleApp_epDesc,

SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID,

3,

buffer,

&SampleApp_TransID,

AF_DISCV_ROUTE,

AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS ) {}

AF_DataRequest（）函数中需要定义ZigBee设备完整地址，包括网络地址以及端点地址、源端点描述符、发送端Cluster ID、数据以及数据长度等。

4）组设备接收到消息，并进行相应处理

节点接收到其他节点设备到来的数据后，应用层任务事件处理函数调用SampleApp_MessageMSGCB（）回调函数将进行处理。回调函数根据到来数据包的Cluster ID判断数据类型，如果Cluster ID为SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID，设备蜂鸣器和LED 会进行相关数据包接收指示操作：

SampleApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt ){

switch ( pkt->clusterId )

{

case SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID:

flashTime = BUILD_UINT16(pkt->cmd.Data[1], pkt->cmd.Data[2] );

HalLedBlink(HAL_LED_4,4,50,(flashTime/4));//蜂鸣器

HalLedBlink(HAL_LED_2, 4, 50, (flashTime / 4) );//LED灯闪

}

}

这里，编者并没有针对蜂鸣器编写驱动函数，而是直接利用LED4 Blink函数进行操作。与LED灯闪类似，蜂鸣器会响四次，每次周期蜂鸣器响的百分比为50%，每个周期时间为