zigbee协议无线通信的实现

Zigbee无线网络通信的软件实现

ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本无线网络技术。ZigBee 采取了IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格；在此基础上，ZigBee增加了网络层和应用层。它的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、精准农业，汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制等。

ZIGBEE的组网方式有三种：星型网，树状网，网状网。星型网络的各节点只能通过协调器相互通信。树状网把各个通信节点串成了一条线路，各节点只能延着这条线路，以传递的方式进行通信。前两种通信方式只能进行一些简单的应用，这里不加讨论。网状网具有强大的功能，网络各节点之间可灵活的进行相互通信，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。充分发挥了无线网络通信的优势。下面以ZIGBEE协议建立网状网络的工作流程来说明其通信的具体实现。

ZIGBEE协议栈较复杂，但ZIBEE联盟为我们的具体应用封装了一些编程接口。如APS层，ZDO层，AF层，OSAL操作系统层。我们的具体应用大部分功能都可以通过这些高层接口来实现，它们封装了网络层及物理层的实现细节。这些复杂的工作对程序开发变得透明和方便。

ZIGBEE2006协议栈为应用开发提供了程序框架，就象使用VC++一样，我们只须关心应用的建立。先让我们认识一下ZIGBEE2006协议栈，打开协议栈，在工程文件的左边Workspace 中可以看到整个协议栈的构架，如图所示：

APP：应用层目录，这是用户创建各种不同工程的区域，在这个目录中包含了应用层的内容和这个项目的主要内容，在协议栈里面一般是以操作系统的任务实现的。

HAL：硬件层目录，包含有与硬件相关的配置和驱动及操作函数。

MAC：MAC层目录，包含了MAC层的参数配置文件及其MAC的LIB库的函数接口文件。

MT：实现通过串口可控各层，于各层进行直接交互。

NWK：网络层目录，含网络层配置参数文件及网络层库的函数接口文件，APS层库的函数接口

OSAL：协议栈的操作系统。

Profile：AF层目录，包含AF层处理函数文件。

Security：安全层目录，安全层处理函数，比如加密函数等。

Services：地址处理函数目录，包括着地址模式的定义及地址处理函数。

Tools：工程配置目录，包括空间划分及ZStack相关配置信息。

ZDO： ZDO目录

ZMac： MAC层目录，包括MAC层参数配置及MAC层LIB库函数回调处理函数。

ZMain：主函数目录，包括入口函数及硬件配置文件。

Output：输出文件目录，这个EW8051 IDE自动生成的。

从上面的描述中可以看出，整个协议栈中，对于Zigbee的功能已经全部体现，在此基础上建立一个项目的方法主要是改动应用层。程序首先从入口主函数MAIN迈出了建立网络的第一步。在主函数里初始化了硬件设备，包括时钟，中断，接口，外部设备等等。部分代码如下：

ZSEG int main( void )

{

SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL); //初始化时钟

InitLcd(); //液晶屏初始化

osal_int_disable( INTS_ALL ); //中断关闭，为了初始化中断设备

zmain_vdd_check(); // 电压检查

zmain_ram_init(); // 堆栈初始化

InitBoard( OB_COLD ); // I0口初始化

HalDriverInit(); // 硬件设备驱动初始化

osal_nv_init( NULL ); // 初始化内存

zmain_ext_addr(); // 64位扩展地址初始化

zgInit(); // 初始化基本的FLASH数据

ZMacInit(); // 介质介入控制层初始化

#ifndef NONWK

afInit(); //应用AF层初始化

#endif

osal_init_system(); //操作系统曾初始化

osal_int_enable( INTS_ALL ); // 硬件初始化后，打开所有中断

osal_start_system(); //所有的初始化结束，从这个函数进入主循环，它不在

//返回

}

整个协议栈是以一个操作系统贯穿的，我们要加入自己的应用，就要添加一个任务。在协议栈中的OSAL.c文件中，byte osal_init_system( void )函数的功能是初始化操做系统。在函数osal_start_system()中实现了添加任务到操作系统任务表中。在这个函数中通过调用osalAddTasks()函数来定制项目所需要应用的任务，该函数属于应用层和操作系统层之间的接口函数，一般项目的建立需要根据系统的需要自己编写改函数，并将函数放到应用层。osalAddTasks()函数是通过osalTaskAdd()函数完成任务添加。首先，将支持协议栈功能需要的任务加载到该函数中，osalTaskAdd()函数的需要三个参数，第一参数是各个任务的初始化函数的指针，第二个参数是各个任务的事件函数的指针。注意，每个任务，包括我们自己写的任务都要有两个函数：初始化函数和事件函数，第三个参数是任务的优先等级。部分代码： void osalAddTasks( void )

{

osalTaskAdd (Hal_Init, Hal_ProcessEvent, OSAL_TASK_PRIORITY_LOW);

#if defined( ZMAC_F8W )

osalTaskAdd( macTaskInit, macEventLoop, OSAL_TASK_PRIORITY_HIGH );

#endif

#if defined( MT_TASK )

osalTaskAdd( MT_TaskInit, MT_ProcessEvent, OSAL_TASK_PRIORITY_LOW );

#endif

osalTaskAdd( nwk_init, nwk_event_loop, OSAL_TASK_PRIORITY_MED );

osalTaskAdd( APS_Init, APS_event_loop, OSAL_TASK_PRIORITY_LOW );

osalTaskAdd( ZDApp_Init, ZDApp_event_loop, OSAL_TASK_PRIORITY_LOW );

osalTaskAdd( MYSELFApp_Init, MYSELFApp _event_loop, OSAL_TASK_PRIORITY_LOW );

}

这些任务是协议栈运行的先决条件，为了更好的使用协议栈，建议将这些任务都添加到任务列表中。这些函数的参数条件在协议栈中已经定义好，可以直接使用。任务处理函数是对任务发生后的事件进行处理，在项目中，暂定了如下的处理事件过程框架： uint16 MYSELF_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )

{

afIncomingMSGPacket_t * MSGpkt; //消息包结构

osal_event_hdr_t * pmsg; // 事件包结构

if(zgDeviceLogicalType == ZG_DEVICETYPE_COORDINATOR)