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Z-Stack 中ZigBee 设备的 IEEE 地址 的初始化，读取，设置

来源：互联网 发布：mac可以玩使命召唤吗 编辑：程序博客网 时间：2024/06/06 02:26

Zstack协议的阅读：首先从主函数ZMain.c着手，其中Zmain.c:

[cpp] view plaincopy
  1. int main( void )  
  2. {  
  3.   // Turn off interrupts  
  4.   osal_int_disable( INTS_ALL );  
  5.   
  6.   // Initialization for board related stuff such as LEDs  
  7.   HAL_BOARD_INIT();  
  8.   
  9.   // Make sure supply voltage is high enough to run  
  10.   zmain_vdd_check();  
  11.   
  12.   // Initialize board I/O  
  13.   InitBoard( OB_COLD );  
  14.   
  15.   // Initialze HAL drivers  
  16.   HalDriverInit();  
  17.   
  18.   // Initialize NV System  
  19.   osal_nv_init( NULL );  
  20.   
  21.   // Initialize the MAC  
  22.   ZMacInit();  
  23.   
  24.   // Determine the extended address  
  25.   zmain_ext_addr();  
  26.   
  27. #if defined ZCL_KEY_ESTABLISH  
  28.   // Initialize the Certicom certificate information.  
  29.   zmain_cert_init();  
  30. #endif  
  31.   
  32.   // Initialize basic NV items  
  33.   zgInit();  
  34.   
  35. #ifndef NONWK  
  36.   // Since the AF isn't a task, call it's initialization routine  
  37.   afInit();  
  38. #endif  
  39.   
  40.   // Initialize the operating system  
  41.   osal_init_system();  
  42.   
  43.   // Allow interrupts  
  44.   osal_int_enable( INTS_ALL );  
  45.   
  46.   // Final board initialization  
  47.   InitBoard( OB_READY );  
  48.   
  49.   // Display information about this device  
  50.   zmain_dev_info();  
  51.   
  52.   /* Display the device info on the LCD */  
  53. #ifdef LCD_SUPPORTED  
  54.   zmain_lcd_init();  
  55. #endif  
  56.   
  57. #ifdef WDT_IN_PM1  
  58.   /* If WDT is used, this is a good place to enable it. */  
  59.   WatchDogEnable( WDTIMX );  
  60. #endif  
  61.   
  62.   osal_start_system(); // No Return from here  
  63.   
  64.   return 0;  // Shouldn't get here.  
  65. } // main()  

从zmain.c里可以知道这个函数一共做了两件事，系统初始化（由启动代码初始化硬件和软件架构需要的各个模块）和开始执行操作系统实体。里面的具体工作有：关闭中断---板级初始化（设置了PA）---电压检测 ---初始化板载IO--- 初始化HAL驱动 ---初始化NV系统 ---确定扩展地址（64位IEEE/物理地址）---初始化基本NV条目--- 初始化MAC ---操作系统---- 允许中断-----最终板初始化 ---显示设备信息  液晶支持显示。启动代码为操作系统做好准备工作后，就开始执行操作系统入口程序，并将控制权彻底交给操作系统。

.4大致说了：CC2530芯片在TI出厂时已经预先烧写了 Primary IEEE address，这个64位地址是全球唯一的。这个地址在CC2530的FLASH信息页中，是只读的。但是用户貌似可以重新写这个预先烧写的Primary IEEE address。具体再来看看 Section 7.2
  
   7.2中说Z-STACK通过4个步骤来确定设备的IEEE地址：
        1.从Z-stack的NV中读取
        2.从Second IEEE 的位置中寻找
        3.在Primary IEEE 的位置寻找
        4.由随机数产生器产生一个临时IEEE地址。
   也就是说，ZigBee设备在上电后，首先会从NV中读取IEEE地址，如果读取失败，则从FLASH的Second IEEE 的存放位置读取IEEE地址，如果读取失败，则再从Primary IEEE 的存放位置读取IEEE，如果还是失败，则由随机数发生器产生一个临时IEEE地址。步骤2或者步骤3一旦有效并且使能了“NV_RESTORE”，就会把这个IEEE地址写入到NV中去。这样下次上电的时候，就可以通过步骤1从NV中直接读取 IEEE地址。
    接下来我们再来看看每一个步骤具体是怎么实现的：

Step1 从Z-stack的NV中读取 IEEE地址: 源代码见 Z-stack 2.5.1.a --> ZMain.c --> main( ) -->  zmain_ext_addr()

我将源代码拿上来，自己添加了注释。

  1. static void zmain_ext_addr(void)
  2. {
  3.   uint8 nullAddr[Z_EXTADDR_LEN] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};
  4.   uint8 writeNV = TRUE;

  6.   // First check whether a non-erased extended address exists in the OSAL NV.
  7.   if ((SUCCESS != osal_nv_item_init(ZCD_NV_EXTADDR, Z_EXTADDR_LEN, NULL))  ||         //如果NV初始化失败
  8.       (SUCCESS != osal_nv_read(ZCD_NV_EXTADDR, 0, Z_EXTADDR_LEN, aExtendedAddress)) ||//或者NV读取失败
  9.       (osal_memcmp(aExtendedAddress, nullAddr, Z_EXTADDR_LEN)))                       //或者NV没有被写过
  10.   {
  11.     // Attempt to read the extended address from the location on the lock bits page
  12.     // where the programming tools know to reserve it.
  13.     // 若NV读取IEEE地址失败，则从Secondary IEEE中读取,在FLASH最后的偏移24个地址的地方，即0x3FFE8~0x3FFEF
  14.     HalFlashRead(HAL_FLASH_IEEE_PAGE, HAL_FLASH_IEEE_OSET, aExtendedAddress, Z_EXTADDR_LEN);

  16.     if (osal_memcmp(aExtendedAddress, nullAddr, Z_EXTADDR_LEN)) //如果Secondary IEEE 也是无效的则读取Primary IEEE
  17.     {
  18.       // Attempt to read the extended address from the designated location in the Info Page.
  19.       // Primary IEEE 在信息页偏移0x0c-0x13的地方，即(0x7800+0x0c)=0x780c,这个地址是映射到Xdata上的，不是CODE地址
  20.       if (!osal_memcmp((uint8 *)(P_INFOPAGE+HAL_INFOP_IEEE_OSET), nullAddr, Z_EXTADDR_LEN))
  21.       {
  22.         osal_memcpy(aExtendedAddress, (uint8 *)(P_INFOPAGE+HAL_INFOP_IEEE_OSET), Z_EXTADDR_LEN);
  23.       }
  24.       else  // No valid extended address was found.  如果Primary IEEE 还是无效，则产生随机地址，随机地址以0xF8开头
  25.       {
  26.         uint8 idx;

  28. #if !defined ( NV_RESTORE )
  29.         writeNV = FALSE;  // Make this a temporary IEEE address
  30. #endif

  32.         /* Attempt to create a sufficiently random extended address for expediency.
  33.          * Note: this is only valid/legal in a test environment and
  34.          *       must never be used for a commercial product.
  35.          */
  36.         for (idx = 0; idx < (Z_EXTADDR_LEN - 2);)
  37.         {
  38.           uint16 randy = osal_rand();
  39.           aExtendedAddress[idx++] = LO_UINT16(randy);
  40.           aExtendedAddress[idx++] = HI_UINT16(randy);
  41.         }
  42.         // Next-to-MSB identifies ZigBee devicetype.
  43. #if ZG_BUILD_COORDINATOR_TYPE && !ZG_BUILD_JOINING_TYPE
  44.         aExtendedAddress[idx++] = 0x10;
  45. #elif ZG_BUILD_RTRONLY_TYPE
  46.         aExtendedAddress[idx++] = 0x20;
  47. #else
  48.         aExtendedAddress[idx++] = 0x30;
  49. #endif
  50.         // MSB has historical signficance.
  51.         aExtendedAddress[idx] = 0xF8;
  52.       }
  53.     }

  55.     if (writeNV)
  56.     {
  57.       (void)osal_nv_write(ZCD_NV_EXTADDR, 0, Z_EXTADDR_LEN, aExtendedAddress);
  58.     }
  59.   }

  61.   // Set the MAC PIB extended address according to results from above.
  62.   (void)ZMacSetReq(MAC_EXTENDED_ADDRESS, aExtendedAddress);
  63. }
复制代码
从代码中可以看到，第一个 if 从NV的 ZCD_NV_EXTADDR 中读取了 IEEE地址。
    如果 NV 读取IEEE成功，则直接跳到最后，执行
(void)ZMacSetReq(MAC_EXTENDED_ADDRESS, aExtendedAddress);   //将读取成功的 IEEE地址 写到MAC层的PIB属性中

   如果 NV 读取失败，或者读取出来的值全为0xFF，则说明 NV中 ZCD_NV_EXTADDR 这个元素并没有被配置过，视为无效，那就从Step2 中读取 IEEE 地址

Step2 从Second IEEE 的位置中找到 IEEE 地址
     这个Second IEEE  到底在哪里呢，Z-Stack User's Guide - CC2530DB.pdf 的 7.2 中已经提到，这个位置是在 FLASH 地址最后置偏移 0x0018个地址的地方。拿CC2530F256来说，256K的FLASH，那偏移0x18地址的位置应该是：0x3FFE8，IEEE 地址长度是8个字节，所以 Second IEEE 地址的存放地址应该是 0x3FFE8 ~ 3FFEF。
     有人可能会疑惑，为什么是偏移0x18个地址呢，这里我个人的理解是：0x18=24=16+8. 这里的8就是IEEE地址的长度，这个16应该是FLASH最后的加密位。
     再从代码来看，第一个 if 满足之后便是下面这句：
HalFlashRead(HAL_FLASH_IEEE_PAGE, HAL_FLASH_IEEE_OSET, aExtendedAddress, Z_EXTADDR_LEN);
       
      这是直接读FLASH 的函数，从 HAL_FLASH_IEEE_PAGE 这一页的 HAL_FLASH_IEEE_OSET 位置来读取 Second IEEE
      在来看看 HAL_FLASH_IEEE_PAGE 和 HAL_FLASH_IEEE_OSET 分别是什么
  1. // Re-defining Z_EXTADDR_LEN here so as not to include a Z-Stack .h file.
  2. #define HAL_FLASH_IEEE_SIZE 8
  3. #define HAL_FLASH_IEEE_PAGE (HAL_NV_PAGE_END+1)  //127
  4. #define HAL_FLASH_IEEE_OSET (HAL_FLASH_PAGE_SIZE - HAL_FLASH_LOCK_BITS - HAL_FLASH_IEEE_SIZE)//(2048-16-8)=2024
复制代码
从宏定义来看，HAL_FLASH_IEEE_PAGE 是NV最后一页再加1，也就是127页，是FLASH的最后一页（1也是2048 byte），地址是 HAL_FLASH_PAGE_SIZE - HAL_FLASH_LOCK_BITS - HAL_FLASH_IEEE_SIZE，也就是地址最后减去16 字节的加密位和8字节的IEEE地址，即2048-24 = 2024， 这也验证了我之前step1 中的猜想。
     第二个 if 是判断这个 Second IEEE 地址是否有效，如果有效，则到代码的最后将有效的 IEEE 地址写入 PIB 中，若无效则进入Step3

Step3 从Primary IEEE 的位置中找到 IEEE 地址 
    这个 Primary IEEE 地址到底又在什么地方呢，Z-Stack User's Guide - CC2530DB.pdf 的 7.2 中已经提到，Primary IEEE 位于 FLASH 信息页偏移 0x0c ~ 0x13 个地址的地方。那么这个 FLASH 信息页到底又在哪里呢，参照 CC2530 user's guide 的 2.2.2 CPU memery space ，可以知道， 这个 FLASH information page 是映射到 XDADA的 0x7800 ~ 0x7FFF 上的，那么偏移0x0c个地址，应该就是XData 的 0x780c ~ 0x7813 地址上。
    再来看看源代码
  1. if(!osal_memcmp((uint8 *)(P_INFOPAGE+HAL_INFOP_IEEE_OSET), nullAddr, Z_EXTADDR_LEN))
  2.       {
  3.         osal_memcpy(aExtendedAddress, (uint8 *)(P_INFOPAGE+HAL_INFOP_IEEE_OSET), Z_EXTADDR_LEN);
  4.       }
复制代码
[/code]
  源代码中第三个if直接用osal_memcmp 将 Xdata 中 (P_INFORFAGE + HAL_INFOP_IEEE_OSET) 与 8个 0xFF作比较。这个(P_INFORFAGE + HAL_INFOP_IEEE_OSET) 到底又是什么呢，请看它的宏定义：
  1. #define P_INFOPAGE  PXREG( 0x7800 )  /* Pointer to Start of Flash Information Page          */

  3. #define HAL_INFOP_IEEE_OSET        0xC
复制代码
很明显，这个地址便是 0x7800 + 0xc = 0x780c，正确。如果这个地址有效，就作为 IEEE地址 使用，若无效则需要进入Step4


Step4 随机得到这个 IEEE 地址
  文档中说到，如果前面的step1 ~ step3 都失效，则只能随机产生这个 IEEE地址，随机产生的这个 IEEE 地址 是以 0XF8 开头的。并且这个 IEEE地址不会被保存到 NV 中，因此如果说这个 IEEE 地址时随机产生的，那么这个值 每次上电后都是随机产生的，即使你使能了“NV_RESTORN”也不会存到 NV 中。这样的话如果用于实际应用其实是很危险的，所以尽量不要这种情况发生。
   接下来看看是怎么产生这个随机 IEEE 地址的：
  1. else  // No valid extended address was found.  如果Primary IEEE 还是无效，则产生随机地址，随机地址以0xF8开头
  2.       {
  3.         uint8 idx;

  5. #if !defined ( NV_RESTORE )
  6.         writeNV = FALSE;  // Make this a temporary IEEE address
  7. #endif

  9.         /* Attempt to create a sufficiently random extended address for expediency.
  10.          * Note: this is only valid/legal in a test environment and
  11.          *       must never be used for a commercial product.
  12.          */
  13.         for (idx = 0; idx < (Z_EXTADDR_LEN - 2);)
  14.         {
  15.           uint16 randy = osal_rand();
  16.           aExtendedAddress[idx++] = LO_UINT16(randy);
  17.           aExtendedAddress[idx++] = HI_UINT16(randy);
  18.         }
  19.         // Next-to-MSB identifies ZigBee devicetype.
  20. #if ZG_BUILD_COORDINATOR_TYPE && !ZG_BUILD_JOINING_TYPE
  21.         aExtendedAddress[idx++] = 0x10;
  22. #elif ZG_BUILD_RTRONLY_TYPE
  23.         aExtendedAddress[idx++] = 0x20;
  24. #else
  25.         aExtendedAddress[idx++] = 0x30;
  26. #endif
  27.         // MSB has historical signficance.
  28.         aExtendedAddress[idx] = 0xF8;
  29.       }
复制代码
这个 else 之后便是产生随机 IEEE 地址的过程。
     首先代码禁止了 NV的存储。然后通过一个 for 循环 产生了 6byte的随机地址。注意这里为什么只有6byte，我们的IEEE地址不是8byte的嘛。不要忘记，文档中说过，这个随机 IEEE 地址是要以 0xf8 开头， 那还有一个字节干嘛去了呢，代码中应该能看到，这个字节用于表示不同的设备类型了，协调器是0x10 ， 路由器是 0x20 ，终端节点则是 0x30
     所以最后这个随机 IEEE 地址的格式是： 0xF8 + (设备类型) + 6byte 随机值。

    通过以上的讲述，应该把 Z-STACK 中 IEEE 地址的由来说清楚了，我已经经过仿真验证，但是今天太晚了不能再写下去了。

最后还有几个疑问：希望高手看到了能够帮我解答一下：
1. FLASH 的信息页 映射到 Xdata的地址是 0x7800 ~ 0x7FFF, 它实际的地址在哪里
2. 在对CC2530 仿真时，怎么查看 0x3FFE8 ~ 0x3FFEF 的地址。因为51内核 CODE的最大寻址空间是64k，即0x0000~0xFFFF, CC2530通过映射的方法将FLASH分成了8个bank，每个bank 32kb，我通过仿真查看 Logic Code 区域  bank7 的flash，但是好像不对。我有空再验证一下。
4. 到底能不能修改 Primary IEEE 地址，这个问题和问题1类似，需要只要 FALSH的信息页对应地址才能修改，但是这个信息页是只读的，又需要怎么修改。                                 


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