zigbee 学习笔记

来源：互联网发布：淘宝一元拍卖是真的吗编辑：程序博客网时间：2024/06/14 05:43

在德州仪器的网站：http://www.ti.com.cn/tool/cn/z-stack上下载安装zigbee2007协议栈版，我的是ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0。

下面演示一个简单的用zigbee通信的例子：

完成这个例子需要两个zigbee的模块，一个用作协调器（Coordinator）（起建立zigbee网络和与上位机通信的作用）一个用作终端设备（Enddevice）（起采集数据，加入建立的zigbee网络），这里需要实现的功能是先由协调器建立网络，终端设备加入网络，然后终端设备发送“QSS”给协调器，协调器进行判断，如果接收到QSS，那么闪烁LED2，否则点亮LED2。

删除在App文件夹中的几个文件，只剩下OSAL_SampleApp.c，添加三个文件Coordinator.c，Coordinator.h，Enddevice.c。

需要在OSAL_SampleApp.c中添加#include "Coordinator.h"。

编译Coordinator时需要在workspace下面的下拉表中选择CoordinatorEB，然后右键单击Enddevice.c，在弹出的对话框中选择Exclude from build，将终端设备的程序排除在编译范围内，同样在编译Enddevice的程序时也需要将Coordinator.c排除在编译范围内。

ZigBee网络数据传输流程：

1、终端节点发送信标请求；

2、协调器已经建立ZigBee无线网络，在ZigBee无线网络中，协调器的地址必定是0x0000,；

3、终端节点发送加入网络请求；

4、协调器对终端节点的加入网络请求作出应答

5、终端节点接收到协调器的应答后，发送数据请求（Data Request），请求协调器分配网络地址。

6、协调器对终端节点的数据请求作出应答

7、协调器将分配的网络地址发送给终端节点

之后终端节点就使用分配的网络地址和协调器通信了。

OSAL（Operating System Abstraction Layer）操作系统抽象层

每个应用程序对象运行在不同的端口上，因此端口的作用就是区分不同的应用程序对象，可以把一个应用程序对象看成为一个任务，因此，需要一个机制来实现任务的切换、同步和互斥，这就是OSAL产生的根源。

它的主要功能有：

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。

在Coordinator.c中GenericApp_Init是任务的初始化函数，GenericApp_ProcessEvent负责处理传递给此任务的事件，判断事件类型，然后执行相应的事件处理函数。

OSAL负责调度整个任务的运行，如果有事件发生了，则会调用相应的事件处理函数进行处理。

那么事件和任务的事件处理函数是如何联系起来的呢？

ZigBee的做法是：建立一个事件表，保存各个任务对应的事件，建立另一个函数表，保存各个任务事件处理函数的地址，然后将这两张表建立某种对应的关系，当某事发生时则查找函数表找到对应的事件处理函数即可。

Zigbee协议中三个变量最重要：

Uint8 tasksCnt-保存任务的总数；

Uint16 *tackEvents指向事件表的首地址；

pTaskEventHandlerFn taskArr[]-数组中的每一项都是一个函数指针，指向事件处理函数；

Typedef unsigned short (*pTaskEventHandlerFn )(unsigned char task_id,unsigned short event);

总结一下OSAL的工作原理：

通过tasksEvents指针访问事件表的每一项，如果有事件发生，则查找函数表找到事件处理函数进行处理，处理完后，继续访问事件表，查看是否有事件发生，无限循环。

可以说OSAL是基于事件驱动的轮询式操作系统。

OSAL的消息队列：

将事件和数据封装成一个消息，将消息发送到消息队列，然后在事件处理函数中就可以使用osal_msg_receive，从消息队列中得到该消息。OSAL维护了一个消息队列，每个消息都会被放到这个消息队列中去，当任务接收到事件后，可以从消息队列中获取属于自己的消息，然后调用消息处理函数进行相应的处理即可。

OSAL添加新任务：

OSAL_SampleApp.c中，可以找到数组tasksArr[]和函数osalInitasks，tasksArr[]数组中存放了所有任务的事件处理函数的地址；osalInitasks是OSAL的任务初始化函数，所有任务的初始化工作都在这里完成，并且自动给每个任务分配一个ID。

因此要添加一个新任务，只需要编写两个函数：

新任务的初始化函数；

新任务的事件处理函数。

Coordinator.h

/*******************************

这里定义一些关于zigbee的设备描叙符的宏

**************************************/

#ifndef COORDINATOR_H

#define COORDINATOR_H

#include "ZComDef.h"//zigbee common definition

#define GENERICAPP_ENDPOINT 10 //端口

#define GENERICAPP_PROFID 0x0F04

#define GENERICAPP_DEVICEID 0x0001

#define GENERICAPP_DEVICE_VERSION 0

#define GENERICAPP_FLAGS 0

#define GENERICAPP_MAX_CLUSTERS 1

#define GENERICAPP_CLUSTERID 1

extern void GenericApp_Init(byte task_id);

extern UINT16 GenericApp_ProcessEvent(byte task_id,UINT16 events);

#endif

/*********************************************************************/

Coordinator.c

/*********************************************************************

* INCLUDES

#include "OSAL.h"

#include "ZGlobals.h"

#include "AF.h"

#include "aps_groups.h"

#include "ZDApp.h"

#include "Coordinator.h"//这是新加的

#include "OnBoard.h"

/* HAL *///硬件抽象层

#include "hal_lcd.h"

#include "hal_led.h"

#include "hal_key.h"

#include "MT_UART.h"

#include "MT_APP.h"

#include "MT.h"

/*********************************************************************

* GLOBAL VARIABLES

// This list should be filled with Application specific Cluster IDs.

const cId_t GENERICAPP_ClusterList[GENERICAPP_MAX_CLUSTERS] =

{

GENERICAPP_CLUSTERID

};

const SimpleDescriptionFormat_t GenericApp_SimpleDesc =

{

GENERICAPP_ENDPOINT, // int Endpoint;

GENERICAPP_PROFID, // uint16 AppProfId[2];

GENERICAPP_DEVICEID, // uint16 AppDeviceId[2];

GENERICAPP_DEVICE_VERSION, // int AppDevVer:4;

GENERICAPP_FLAGS, // int AppFlags:4;

GENERICAPP_MAX_CLUSTERS, // uint8 AppNumInClusters;

(cId_t *)GENERICAPP_ClusterList, // uint8 *pAppInClusterList;

0, // uint8 AppNumInClusters;

(cId_t *)NULL // uint8 *pAppInClusterList;

};//简单的设备节点描叙符

endPointDesc_t GenericApp_epDesc;//定义一个节点描叙符

byte GenericApp_TaskID; //任务优先级

byte GenericApp_TransID; //数据发送序列号

typedef struct

{

byte endPoint;

byte *task_id;

SimpleDescriptionFormat_t *simpleDesc;

afNetworkLatencyReq_t latenncyReq;

}ndPointDesc_t;

void GenericApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pckt );//消息处理函数

void GenericApp_SendTheMessage( void );//数据发送函数

static void rxCB(uint8 port,uint8 event);

//任务初始化函数

void GenericApp_Init(byte task_id )

{

halUARTCfg_t uartConfig;

GenericApp_TaskID = task_id;//初始化优先级

GenericApp_TransID = 0;//初始化序列号

// Fill out the endpoint description.//初始化设备节点描叙符

GenericApp_epDesc.endPoint = GENERICAPP_ENDPOINT;

GenericApp_epDesc.task_id = &GenericApp_TaskID;

GenericApp_epDesc.simpleDesc =

(SimpleDescriptionFormat_t *)&GenericApp_SimpleDesc;

GenericApp_epDesc.latencyReq = noLatencyReqs;

// Register the endpoint description with the AF

//注册设备节点描叙符，只有注册之后才可以使用OSAL的服务

afRegister( &GenericApp_epDesc );

}

//消息处理函数，完成对接收数据的处理，固定格式

UINT16 GenericApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )

{

afIncomingMSGPacket_t *MSGpkt;//定义一个接收消息结构体的指针MSGpkt

if ( events & SYS_EVENT_MSG )

{

MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( GenericApp_TaskID );

while ( MSGpkt )

{

switch ( MSGpkt->hdr.event )//对消息进行判断

{

// Received when a messages is received (OTA) for this endpoint

case AF_INCOMING_MSG_CMD://无线数据

GenericApp_MessageMSGCB( MSGpkt );//对数据进行处理

break;

default:

break;

}

// Release the memory释放内存

osal_msg_deallocate( (uint8 *)MSGpkt );

// Next - if one is available再次从消息队列中接收消息

MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive( GenericApp_TaskID );

}

// return unprocessed events

return (events ^ SYS_EVENT_MSG);

}

return 0;

}

//数据处理函数

void GenericApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt )

{

unsigned char buffer[4] = " ";

switch ( pkt->clusterId )

{

case GENERICAPP_CLUSTERID:

osal_memcpy(buffer,pkt->cmd.Data,3);//将接收到的数据拷贝到buffer区

if((buffer[0] == 'Q') || (buffer[1] == 'S') || (buffer[2] == 'S'))

{

HalLedBlink(HAL_LED_2,0,50,500);//闪灯

}

else

{

HalLedSet(HAL_LED_2,HAL_LED_MODE_ON);//点灯

}

break;

}

Enddevice.c

/*********************************************************************

* INCLUDES

#include "OSAL.h"

#include "ZGlobals.h"

#include "AF.h"

#include "aps_groups.h"

#include "ZDApp.h"

#include "Coordinator.h"//新增协调器头文件

#include "OnBoard.h"

/* HAL *///硬件抽象层

#include "hal_lcd.h"

#include "hal_led.h"

#include "hal_key.h"

#include "MT_UART.h"

#include "MT_APP.h"

#include "MT.h"

// This list should be filled with Application specific Cluster IDs.

const cId_t GENERICAPP_ClusterList[GENERICAPP_MAX_CLUSTERS] =

{

GENERICAPP_CLUSTERID

};

const SimpleDescriptionFormat_t GenericApp_SimpleDesc =

{

GENERICAPP_ENDPOINT, // int Endpoint;

GENERICAPP_PROFID, // uint16 AppProfId[2];

GENERICAPP_DEVICEID, // uint16 AppDeviceId[2];

GENERICAPP_DEVICE_VERSION, // int AppDevVer:4;

GENERICAPP_FLAGS, // int AppFlags:4;

(cId_t *)NULL, // uint8 *pAppInClusterList;

GENERICAPP_MAX_CLUSTERS, // uint8 AppNumInClusters;

(cId_t *)GENERICAPP_ClusterList // uint8 *pAppInClusterList;

};//简单的设备节点描叙符

endPointDesc_t GenericApp_epDesc;//节点描叙符

byte GenericApp_TaskID; //任务优先级

byte GenericApp_TransID; //数据发送序列号，在协议栈中每发送一个数据包，

//该发送序列号加1，可以用来在数据接收端查看数据包的序列号来计算丢包率

devStates_t GenericApp_NwkState;//记录该设备的状态

void GenericApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pckt );//消息处理函数

void GenericApp_SendTheMessage( void );//数据发送函数

void GenericApp_Init(byte task_id )//任务初始化函数

{

GenericApp_TaskID = task_id;//初始化了任务优先级（任务优先级由协议栈的操作系统OSAL分配）

GenericApp_NwkState = DEV_INIT;//将设备状态初始化为DEV_INT，表示该节点没有连接到ZigBee网络

GenericApp_TransID = 0;//将发送数据包的序列号初始化为0，

// Fill out the endpoint description.对节点描叙符进行的初始化

GenericApp_epDesc.endPoint = GENERICAPP_ENDPOINT;

GenericApp_epDesc.task_id = &GenericApp_TaskID;

GenericApp_epDesc.simpleDesc =

(SimpleDescriptionFormat_t *)&GenericApp_SimpleDesc;

GenericApp_epDesc.latencyReq = noLatencyReqs;

// Register the endpoint description with the AF，注册节点描叙符

afRegister( &GenericApp_epDesc );

}

//消息处理函数，完成接收数据的处理

uint16 GenericApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )

{

afIncomingMSGPacket_t *MSGpkt;//定义一个指向消息结构的指针

if ( events & SYS_EVENT_MSG )

{

MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( GenericApp_TaskID );

while ( MSGpkt )

{

switch ( MSGpkt->hdr.event )//判断消息类型

{

// Received when a messages is received (OTA) for this endpoint

case ZDO_STATE_CHANGE:

GenericApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt->hdr.status);//读取设备节点类型

if(GenericApp_NwkState == DEV_END_DEVICE)

{

GenericApp_SendTheMessage();//发送无线数据

}

break;

default:

break;

}

// Release the memory

osal_msg_deallocate( (uint8 *)MSGpkt );

// Next - if one is available

MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( GenericApp_TaskID );

}

// return unprocessed events

return (events ^ SYS_EVENT_MSG);

}

return 0;

}

//发送消息函数

void GenericApp_SendTheMessage(void )

{

unsigned char theMessageData[4] = "QSS";

afAddrType_t my_DstAddr;//目标地址

my_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)Addr16Bit;//将发送数据模式设置为单播

my_DstAddr.endPoint = GENERICAPP_ENDPOINT;//初始化端口

my_DstAddr.addr.shortAddr = 0x00;//协调器的网络地址是固定的，为0x00

AF_DataRequest(&my_DstAddr,&GenericApp_epDesc,//调用AF_DataRequest函数发送数据

GENERICAPP_CLUSTERID,

theMessageData,

&GenericApp_TransID,

AF_DISCV_ROUTE,

AF_DEFAULT_RADIUS);

HalLedBlink(HAL_LED_2,0,50,500);//闪灯

}

参考书目：

王小强欧阳骏黄宁淋编著《Zigbee无线传感器网络设计与实现》2012化学工业出版社

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