zigbee协议栈资料
zigbee协议栈源码
竭诚为您提供优质文档/双击可除zigbee协议栈源码篇一：zigbeez-stack协议栈构架zstack基础1、zstack协议栈构架zigbee协议栈就是将各个层定义的协议都集合在一起，以函数的形式实现，并给用户提供一些应用层api,供用户调用。
协议栈体系分层架构与协议栈代码文件夹对应表如下：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：川@。
层目录，包含了川@。
层的参数配置文件及其mac的lib库的函数接口文件。
mt：监控调试层，主要用于调试目的，即实现通过串口调试各层，与各层进行直接交互。
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： @尸层目录，包含aF层处理函数文件。
$。
皿丫五丫：安全层目录，安全层处理函数接口文件，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 main（）及硬件配置文件。
output：输出文件目录，这个ew8051ide自动生成的。
2、zigbee20xx协议栈源码库结构分析了解了218匕。
20**协议栈整个构架后，再来看看协议栈源码库结构是什么样的，各层的具体文件是什么，建立不同的项目、添加自己的应用层任务及处理函数需要修改什么文件。
zigbee20xx协议栈zstack-1.4.2文件目录及说明如下：打开smapleapp项目工程先看app层：从上图可以看出，对于不同的项目，大部分代码都是相同的，只是在用户应用层，添加了不同的任务及事件处理函数。
zigbee协议栈
IEEE802.15.4
IEEE 802.15.4网络共定义了四种类型的帧：信标帧，数据 帧，确认帧和MAC命令帧
1）信标帧 信标帧的负载数据单元由四部分组成：超帧描述字段、GTS分配字段、 待转发数据目标地址字段和信标帧负载数据 2）数据帧 数据帧用来传输上层发到MAC子层的数据，它的负载字段包含了上层 需要传送的数据 3）确认帧 如果设备收到请求位被置1，设备需要回应一个确认帧，确认帧的序列 号应该与被确认帧的序列号相同，并且负载长度应该为零 4）命令帧 MAC命令帧用于组建PAN网络，传输同步数据等，主要完成三方面的 功能：把设备关联到PAN网络，与协调器交换数据，分配GTS
NetBEUI：是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议，不 需要进行设置，适合于在“网络邻居”传送数据
IPX/SPX协议：联机的游戏都支持IPX/SPX协议，这些游戏 通过IPX/SPX协议更省事，因为根本不需要任何设置（比 TCP/IP省事）
网络协议
网络协议的层次结构如下：｛此为ISO（国际标准化组织）制 定的OSI网络协议七层模型｝
通过osalInitTasks( )函数创建OSAL任 务，其中TaskID为每个任务的唯一标 识号
任何OSAL任务必须分为两步：
一是进行任务初始化 二是处理任务事件
zigbee
一、任务初始化主要步骤如下：
（1）初始化应用服务变量。 const pTaskEventHandlerFn tasksArr[ ]数组定义系统提供的应用服务和用户 服务变量
物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层
表示层 应用层
物理连接，电缆，网卡，串口并口
以帧为单位传输数据，主要任务是建立数据封装及链接 网络网络之间的通信问题，提供路由，即最佳路径 解决传输数据质量问题，提供可靠的端到端的数据传输 会话连接到传输连接的映射，数据传送，会画连接的恢复和释放，会 画管理，令牌管理和活动管理 数据语法转换，语法表示，数据压缩和数据加密
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技术文档0 zigbee协议栈基础概念简介
一、ZigBee之基本概念物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
无线传感网络的定义是：大规模，无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络．其中的节点是同构的、成本较低、体积较小，大部分节点不移动，被随意撒布在工作区域，要求网络系统有尽可能长的工作时间。
在通信方式上，虽然可以采用有线、无线、红外和光等多种形式，但一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用，为明确起见，一般称无线传感器网络(WSN．Wireless Sensor Network)。
无线传感网络的无线通信技术可以采用ZigBee技术、蓝牙、Wi-Fi和红外等技术。
ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术或无线网络技术，是一组基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的组网、安全和应用软件方面的通信技术。
Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词。
根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。
其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。
主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
IEEE 802.15.4是一个低速率无线个人局域网(Low Rate Wireless PersonalArea Networks，LR-WPAN)标准。
该标准定义了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)。
这种低速率无线个人局域网的网络结构简单、成本低廉、具有有限的功率和灵活的吞吐量。
ZigBee协议栈学习总结
ZigBee协议栈学习总结近年来，物联网技术发展迅猛，智能家居、智能工厂等应用逐渐普及。
而ZigBee协议作为一种广泛应用于物联网中的低功耗、近距离、网状网络通信协议，受到了广泛的关注和应用。
在ZigBee技术中，协议栈是关键的一环。
本文将对ZigBee协议栈的相关知识进行总结。
一、ZigBee协议栈概述ZigBee协议栈是指在物联网中实现ZigBee通信的软件系统，它包含了多个层级，每个层级负责不同的功能。
ZigBee协议栈分为应用层、网络层、MAC层和物理层，通过这些层级的协同工作，实现了ZigBee设备之间的通信。
1.1 应用层在ZigBee协议栈中，应用层是最上层的一层，负责定义应用数据的传输方式和应用协议。
应用层通过上层应用与下层协议栈进行交互，将上层应用数据封装为ZigBee命令帧发送给网络层。
1.2 网络层网络层是ZigBee协议栈的中间层，负责实现设备的网络发现、路由选择和网络管理等功能。
网络层通过维护网络拓扑结构，实现了ZigBee设备之间的互联互通。
1.3 MAC层MAC层即介质访问控制层，是介于网络层和物理层之间的一层。
MAC层负责管理无线通信信道，实现了数据的可靠传输和统计信息的收集。
1.4 物理层物理层是ZigBee协议栈的最底层，负责处理物理信号的传输和接收。
物理层根据不同的频段和传输速率，将数字信号转换为模拟信号进行无线传输。
二、ZigBee协议栈的工作原理ZigBee协议栈的各层级通过相互协作，实现了物联网设备之间的通信。
协议栈从应用层开始，将上层应用数据经过各层的处理和封装，最终通过物理层进行无线传输。
在接收端，协议栈将接收到的信号依次经过物理层、MAC层、网络层和应用层的解析，最终将数据传递给上层应用进行处理。
三、ZigBee协议栈的特点和优势ZigBee协议栈相较于其他通信协议具有以下特点和优势：3.1 低功耗ZigBee协议栈采用低功耗设计，设备在待机状态下功耗非常低，能够延长设备的使用寿命。
ZigBee协议栈原理简介
第1章ZigBee协议栈原理2007 年4 月，德州仪器推出业界领先的ZigBee 协议栈（Z-Stack）。
Z-Stack 符合ZigBee2006 规范，支持多种平台，包括基于CC2420 收发器以及TI MSP430 超低功耗单片机的平台、CC2530 SOC 平台等。
Z-Stack 包含了网状网络拓扑的几近于全功能的协议栈，在竞争激烈的ZigBee 领域占有很重要地位。
4.1 Zigbee设备类型在 ZigBee 网络中存在三种逻辑设备类型：Coordinator(协调器)，Router(路由器)和End-Device(终端设备)。
ZigBee 网络由一个Coordinator 以及多个Router 和多个End_Device组成。
下图是一个简单的ZigBee 网络示意图。
其中黑色节点为Coordinator，红色节点为Router，白色节点为End-Device。
1、Coordinator(协调器)协调器负责启动整个网络。
它也是网络的第一个设备。
协调器选择一个信道和一个网络ID(也称之为PAN ID，即Personal Area Network ID)，随后启动整个网络。
协调器也可以用来协助建立网络中安全层和应用层的绑定(bindings)。
注意，协调器的角色主要涉及网络的启动和配置。
一旦这些都完成后，协调器的工作就像一个路由器。
2、Router(路由器)路由器的功能主要是：允许其他设备加入网络，多跳路由和协助它自己的由电池供电的子终端设备的通讯。
通常，路由器希望是一直处于活动状态，因此它必须使用主电源供电。
但是当使用树型网络模式时，允许路由间隔一定的周期操作一次，这样就可以使用电池给其供电。
3、End-Device(终端设备)终端设备没有特定的维持网络结构的责任，它可以睡眠或者唤醒，因此它可以是一个电池供电设备。
通常，终端设备对存储空间(特别是RAM)的需要比较小。
注意：在Z-Stack 1.4.1 中一个设备的类型通常在编译的时候通过编译选项(ZDO_COORDINATOR 和RTR_NWK)确定。
第六章 zigbee协议栈详解
ZigBee协议栈详解
目标： 本章在向学员介绍物联网体系中传输层所使用 的相关技术，通过本课的学习，学员应该掌握 如下知识： IP协议栈的应用 WLAN无线网络应用
大纲
协议栈内部结构 IEEE802.15.4 标准和 ZigBee 协议 协议栈软件总体设计 网络层（NWK）设计 应用层 MAC 层设计 物理层（PHY）设计
原语的概念
ZigBee 协议按照开放系统互联的 7 层模型将协议分成了一系列的层结 构，各层之间通过相应的服务访问点来提供服务。这样使得处于协议中 的不同层能够根据各自的功能进行独立的运作，从而使整个协议栈的结 构变得清晰明朗。另一方面，由于 ZigBee 协议栈是一个有机的整体， 任何 ZigBee 设备要能够正确无误的工作，就要求协议栈各层之间共同 协作。因此，层与层之间的信息交互就显得十分重要。ZigBee 协议为 了实现层与层之间的关联，采用了称为服务“原语”的操作。
Zigbee绑定操作
ZigBee协议ห้องสมุดไป่ตู้各层帧结构之间的关系
在 ZigBee 协议栈中，任何通信数据都是利用帧的格式来组织的 。协议栈的每一层都有特定的帧结构。当应用程序需要发送数 据时，它将通过 APS 数据实体发送数据请求到 APS。随后在它 下面的每一层都会为数据附加相应的帧头，组成要发送的帧信 息。
分裂、重新组装和可靠数据传输 地址映射来自于64位IEEE地址和16位网络地址
ZigBee 设备对象（ZDO）
负责定义网络中设备的角色，如：协调器或者终端设备 对绑定请求的初始化或者响应。 在网络设备之间建立安全联系 在网络中发现设备和决定供给哪个应用服务
实现这些功能，ZDO 使用 APS 层的 APSDE-SAP 和网络 层的 NLME-SAP。ZDO 是特殊的应用对象，它在端点 (endpoint)0 上实现。
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协议栈OSAL介绍
讨论ZigBee协议栈的构成以及内部OSAL的工作机理。
ZigBee协议栈OSAL介绍操作系统抽象层OSAL常用术语：1.资源（Resource）：任何任务所占用的实体都叫资源，如变量、数组、结构体2.共享资源（Shared Resource）：两个或两个以上任务使用的资源，为防止破坏资源，任务在操作共享资源时是独占状态。
3.任务（Task）：即线程，简单的程序的执行过程。
任务设计时将问题尽可能分成多个任务，每个任务独立完成某项功能，同时赋予优先级、CPU寄存器和堆栈空间。
一般一个任务设计为一个无限循环。
4.多任务运行（Muti-task Running）：其实同一时刻只有一个任务运行。
5.内核（Kernel）：内核负责管理各个任务。
包括：分配CPU时间；任务调度；任务间的通信。
6.互斥（Mutual Exclusion）：多任务通信最常用方法是共享数据结构。
保护共享资源常用的方法：关中断；使用测试并置位指令（T&S指令）；禁止任务切换；使用信号量；7.消息队列（Message Queue）：用于任务间传递消息。
OSAL提供如下功能：任务注册、初始化和启动；任务间的同步、互斥；中断处理；储存器分配和管理；OSAL运行机理：OSAL就是一种支持多任务运行的系统资源分配机制。
OSAL是一种基于事件驱动的轮询式操作系统。
、void osal_start_system(void)是ZigBee协议栈的灵魂，不断的查看事件列表，如果有事件发生就调用相应的事件处理函数。
SYS_EVENT_MSG是一个事件集合，是由协议栈定义的事件，即系统强制事件（Mandatory Events），它的定义为：#define SYS_EVENT_MSG 0x8000；它包含如下事件：AF_INCOMING_MSG_CMD 收到一个新的无线数据ZDO_STATE_CHANGE 网络状态发生变化事件，利用它判断终端加入网络后何时向协调器发送数据包。
zigbee协议栈
第六章 通信标准
Zigee协议
ZigBee协议中定义了三种设备：ZigBee协调器、ZigBee路由器 和ZigBee终端设备：
ZigBee协调器，它负责建立并启动一个网络，包括选择合适的射 频信道、唯一的网络标识符等一系列操作。 ZigBee路由器作为远程设备之间的中继器来进行通信，能够拓展 网络的范围，负责搜寻网络，并在任意两个设备之间建立端到端的 传输。 ZigBee终端设备作为网络中的终端节点，负责数据的采集。
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准——物理层
3）物理层功能的实现
所有的物理层服务均是通过物理层服务访问接口实现的，数据服务是 通过物理层数据访问接口（PD-SAP）实现的，管理服务则是通过物 理层管理实体访问接口（PLME-SAP）实现的，每个接口都提供了相 关的访问原语。 （1）信号的发送接收与编解码 （2）物理信道的能量监测（Energy Detection，ED） （3）射频收发器的激活和关闭 （4）空闲信道评估（Clear Channel Assessment，CCA） （5）链路质量指示（LQI） （6）物理层属性参数的获取与设置
在 初 始 化 后 ， 对 于 基 于 时 槽 的 CSMA/CA算法，先定位到回退时间的 边界，然后等待指定的时间，开始信 道探测，直到信道为空闲，然后在等 CW个回退周期长度，最后发送数据。 发送程序必须确保当前的数据可以在 CAP期间完成，才会进行发送，否则 将保存到下一个超帧中发送。
第六章 e协议
ZigBee技术是一种面向自动化和无线控制的价格低廉、能耗小的无线 网络协议，IEEE 802.15.4技术的出现推动了它在工业、农业、军事、 医疗等专业领域的应用。ZigBee技术建立在IEEE 802.15.4协议之上， 根据ZigBee联盟的规范，ZigBee在IEEE 802.15.4的基础上扩展了网络 层和应用层，其协议栈如图
《2024年ZigBee协议栈的分析与设计》范文
《ZigBee协议栈的分析与设计》篇一一、引言随着物联网技术的不断发展，无线通信技术也得到了广泛的应用。
ZigBee作为一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通讯协议，具有低功耗、低成本、覆盖范围广等优点，被广泛应用于智能家居、工业控制、环境监测等领域。
本文将对ZigBee协议栈进行分析与设计，以便更好地理解和应用ZigBee 协议。
二、ZigBee协议栈概述ZigBee协议栈是一种为基于IEEE 802.15.4标准的无线个人区域网络（WPAN）设计的协议栈。
它包括物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）以及网络层（NWK）和应用层（APL）。
物理层负责无线信号的发送和接收；媒体访问控制层负责解决无线信道访问冲突问题；网络层负责设备之间的网络连接和路由；应用层则提供了丰富的应用接口，方便用户开发应用。
三、ZigBee协议栈分析1. 物理层分析物理层是ZigBee协议栈的基础，它定义了无线信号的传输方式和参数。
在ZigBee中，物理层支持多种传输速率和频段，可以根据实际需求进行选择。
此外，物理层还负责信号的调制、解调、扩频等操作，以保证无线信号的可靠传输。
2. MAC层分析MAC层负责解决无线信道访问冲突问题，它采用了CSMA-CA（载波监听多路访问/冲突避免）机制。
这种机制可以有效地避免信道冲突，提高无线网络的性能。
此外，MAC层还提供了数据传输服务、信道管理等功能。
3. 网络层分析网络层负责设备之间的网络连接和路由。
它采用了基于IEEE 802.15.4标准的地址分配和管理机制，可以实现设备之间的自动组网和路由选择。
此外，网络层还提供了API接口，方便用户开发应用。
四、ZigBee协议栈设计1. 设计目标ZigBee协议栈的设计目标是在保证无线通信可靠性的前提下，尽可能地降低功耗和成本。
因此，在设计中需要充分考虑设备的功耗、成本、可靠性等因素。
2. 设计原则（1）模块化设计：将协议栈分为不同的模块，每个模块负责不同的功能，方便开发和维护。
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。
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协议栈
zigbee协议栈2010-03-10 15:11zigbee协议栈结构由一些层构成，每个层都有一套特定的服务方法和上一层连接。
数据实体(data entity)提供数据的传输服务，而管理实体(managenmententity)提供所有的服务类型。
每个层的服务实体通过服务接入点(Service AccessPoint．SAP)和上一层相接，每个SAP提供大量服务方法来完成相应的操作。
ZigBee协议栈基于标准的OSI七层模型，但只是在相关的范围来定义一些相应层来完成特定的任务。
IEEE 802．15．4—2003标准定义了下面的两个层：物理层(PHY层)和媒介层(MAC层)。
ZigBee联盟在此基础上建立了网络层(NWK层)以及应用层(APL层)的框架(framework)。
APL层又包括应用支持子层(Application Support Sub—layer，APS)、ZigBee的设备对象(ZigBee Device0bjects。
ZD0)以及制造商定义的应用对象。
1物理层(PHY)IEEE802．15．4协议的物理层是协议的最底层，承担着和外界直接作用的任务。
它采用扩频通信的调制方式，控制RF收发器工作，信号传输距离约为50m(室内)或150m(室外)。
IEEE802．15．4．2003有两个PHY层，提供两个独立的频率段：868／915MHz和2．4GHz。
868／915MHz频段包括欧洲使用的868MHz频段以及美国和澳大利亚使用的915MHz频段，2．4GHz频段世界通用。
2媒体访问控制层(MAC)MAC层遵循IEEE802．15．4协议，负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束，确认模式的数据传送和接收，可选时隙，实现低延迟传输，支持各种网络拓扑结构，网络中每个设备为16位地址寻址。
它可完成对无线物理信道的接入过程管理，包括以下几方面：网络协调器(coordinator)产生网络信标、网络中设备与网络信标同步、完成PAN的入网和脱离网络过程、网络安全控制、利用CSMA—CA机制进行信道接入控制、处理和维持GTS(Guaranteed Time Slot)机制、在两个对等的MAC实体间提供可靠的链路连接。
Zigbee协议栈中文说明免费
1.概述1.1解析ZigBee堆栈架构ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC和PHY层。
ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。
图1-1给出了这些组件的概况。
1.1.1ZigBee堆栈层每个ZigBee设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。
这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。
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(见图1-1)。
每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件。
图1-1 zigbe堆栈框架从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接(例如，一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行通信，目的是将这些灯点亮)。
端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。
这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器，在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。
图1-1-2就是设备及其接口的一个例子：图1-1-2每个接口都能接收(用于输入)或发送(用于输出)簇格式的数据。
一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。
端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。
应用程序可以通过端点0与ZigBee 堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。
附属在端点0的对象被称为ZigBee设备对象 (ZD0)。
端点255用于向所有端点的广播。
端点241到254是保留端点。
所有端点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点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带灯的开关。
6-Zigbee协议栈
ZigBee/IEEE802.15.4规格架构
IEEE 802.15.4无线个人局域网络的架构
• 一般在IEEE 802.15.4网络拓朴上，功能方面又可区分为两 种型态
– 全功能装置(Full-Function Device；FFD) • FFD之节点具备控制器之功能提供资料交换
– 精简型装置(Reduced-Function Device；RFD) • RFD则是只能单纯地传送资料给予FFD或是从FFD接 受简单资料。RFD多用在简单的电灯开关或是感测节 点的侦测上。
– Include目录下主要包含各个硬件模块的头文 件，
– Target 目录下的文件是跟硬件平台相关的。
• (3)MAC
– 包含MAC层的参数配置文件及其MAC的 LIB库的函数接口文件
TI Z-Stack软件架构
• （4）MT:监控调试层目录
– 该目录下的文件主要用于调试目的，及实现通 过串口调试各层，与各层进行直接交互。
• 将数百个sensor布署于森林中，以对任何火灾地点的判定提供最快的讯 息。
• sensor network能提供遭受化学污染的位置及检定出何种化学污染，不 需要人亲自冒险进入受污染区。
• 水灾判定。 • 监测空气污染、水污染及土壤污染。 • 生态上的监控，例如生物栖息地与觅食习惯。
TI Z-Stack简介
TI Z-Stack软件架构
• Z-Stack的main函数在ZMain.c中，总体上来 说，它一共做了两件工作，一个是系统初 始化，即由启动代码来初始化硬件系统和 软件构架需要的各个模块，另外一个就是 开始执行操作系统实体 。
TI Z-Stack软件架构
• 在项目中组织Z-Stack文件
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第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准——数据链路层MAC
竞争访问时段（CAP）: 设备通过CSMA/CA机制与网络协调器通信。
非竞争访问时段（ CFP） : 又分为几个 GTS，网络协调器在这个时 段内只能与指定的设备进行通信。网络协调器在每个超帧时段最多
可以分配7个GTS，一个GTS可以占有多个时槽。
完成了同步，开始接收数据帧。
物理帧头中低7位用来表示帧长度，高位是保留位。物理帧的负载长度可变， 称为物理服务数据单元（PHY Service Data Unit，PSDU），一般用来承载MAC 帧。
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准——物理层
3）物理层功能的实现 所有的物理层服务均是通过物理层服务访问接口实现的，数据服务是 通过物理层数据访问接口（PD-SAP）实现的，管理服务则是通过物 理层管理实体访问接口（PLME-SAP）实现的，每个接口都提供了相 关的访问原语。 （1）信号的发送接收与编解码 （2）物理信道的能量监测（Energy Detection，ED） （3）射频收发器的激活和关闭 （4）空闲信道评估（Clear Channel Assessment，CCA） （5）链路质量指示（LQI） （6）物理层属性参数的获取与设置
第六章 通信标准
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准
ZigBee标准
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准
IEEE 802.15.4 是一种能量消耗少，结构简单且容易实现的无线通信网络协议， 它主要致力于解决无线连接在能量值和网络吞吐量低的网络中应用。与WLAN 相比，基本上不需要基础设施的支持。具体要求如下： 在不同的载波频率下实现20 kbps、40 kbps、100 kbps以及250 kbps四种不 同的传输速率； 支持星状和点对点两种网络拓扑结构； 在网络中使用两种地址格式， 16 位和 64 位地址， 16 位地址由协调器分配， 64位地址被用于全球唯一的扩展地址； 采用可选的时槽 保障（GTS）机制； 采用冲突避免的载波多路侦听技术（CSMA/CA）； 支持ACK反馈机制，确保数据的可靠传输。
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准——数据链路层
IEEE 802.15.4标准将无线传感器网络的数据链路层分为两个子层，
即逻辑链路子层（LLC）和介质控制访问子层（MAC），MAC子层 主要负责解决共享信道问题，IEEE 802.15.4标准规定MAC层实现 的功能有： 采用CSMA/CA机制来解决信道冲撞问题； 网络协调器产生并发送信标帧，用于协调整个网络； 支持PAN网络的关联和取消关联操作； 支持时槽保障（CTS）机制； 支持不同设备的MAC层间可靠传输。
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准——数据链路层MAC
1）信道的时段分配 首先来认识一个概念——超帧。超帧是一种用来组织网络通信时间分配的逻辑结 构，它将通信时间划分为活跃和不活跃两个时段： 在不活跃期间，PAN网络中的设备不会相互通信，从而进入休眠状态来节省能量。 网络的通信在活跃期间进行，活跃期间由可以分为三个阶段，即：信标帧发送时 段、竞争访问时段（CAP）和非竞争访问时段（CFP）。
精简功能设备。
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准
IEEE 802.15.4的拓扑结构根据应用的场景可以分为两种，星状网络 和点对点网络。 在星状网络中，整个网络的数据传输都要经过网络协调器来进行控 制，其余各个终端设备只能与网络协调器进行数据的交换。 在点对点网络中，只要通信设备在对方的无线辐射范围内就可以与 之通信。
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准——协议栈
IEEE 802.15.4 网络协议栈定义了 两个层：物理层和链路层，物理层
是由射频收发器和底层控制模块组
成，链路层为高层访问提供了访问 物理信道的服务接口。
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准——物理层
1．物理层规范
在 OSI 参考模型中，物理层是模型的最底层， 是保障信号传输的功能层，IEEE 802.15.4的物 理层与 OSI 模型类似，主要负责信号的发送与 接收，提供无线物理信道和 MAC 子层之间的接 口等，它为链路层提供的服务包括物理连接的 建立、维持与释放，物理服务数据单元的传输， 物理层管理和数据编解码。
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准
LR WPAN： low-rate Wireless Personal Area Network 低速无线个人局域网
IEEE 802.15.4 网 络 又 称 为 LR WPAN网络，在这个网络中，根据 设备所具有的通信能力和硬件条
件，可以将它分为全功能设备和
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准——物理层
1）信道分配及调制方式
2）物理层帧结构
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准——物理层
物理层的数据帧也可以称为物理层协议数据单元，每个PPDU帧由同步头、物 理帧头和PHY负载组成， 同步头包括1个前导码和1个帧起始分隔符（SFD）， 前导码由4个全0的字节组成，收发器在接收前导码期间会根据前导码序列的特 征完成片同步和符号同步； 帧起始分隔符SFD字段长度为 1个字节，它的值固定为 0xA7，表明前导码已经
第六章 通信标准
IEEE 802.15.4标准—A 算法的设备需要 维护三个变量：NB、CW和BE。 NB 记录在当前帧传输时已经回退的 次数，CW记录竞争窗口的尺寸，即监 测到信道空闲后还需等待多长时间才 能真正开始发送数据， BE是一个回退 指数，是指在冲突后再次开始监测信 道需要等待的时间（2BE−1）。 在 初 始 化 后 ， 对 于 基 于 时 槽 的 CSMA/CA算法，先定位到回退时间的 边界，然后等待指定的时间，开始信 道探测，直到信道为空闲，然后在等 CW个回退周期长度，最后发送数据。 发送程序必须确保当前的数据可以在 CAP 期间完成，才会进行发送，否则 将保存到下一个超帧中发送。