揭开ZigBee 2006协议栈Z-Stack的”开源“面纱 以及其它的开源协议

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我们都在说ZigBee 2006协议栈Z-Stack是开源的，但是这个协议栈到底是全部开源的，还是只是开源一部分，让我们来揭开它的“开源”面纱？

   Z-Stack是在2007年4月，德州仪器推出业界领先的ZigBee协议栈，Z-Stack符合ZigBee 2006规范，支持多种平台，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。配合OSAL完成整个协议栈的运行。

   Z-Stack只是ZigBee协议的一种具体的实现，我们要澄清的是ZigBee不仅仅有Z-Stack这一种，也不能把Z-Stack等同于ZigBee2006协议，现在也有好几个真正开源的ZigBee协议栈，例如：msstatePAN协议栈，freakz协议栈，这些都是ZigBee协议的具体实现，而且是全部真正的开源的，它们的所有源代码我们都可以看到，而Z-Stack中的很多关键的代码是以库文件的形式给出来，也就是我们只能用它们，而看不到它们的具体的实现。那下面我们就以Z-Stack1.4.3-1.2.0看看它的组织架构，那些功能是开源的,那些是以库文件的形式提供给我们的。我们利用Z-Stack开发应用，只能知道怎么做和做什么也就是“how”和“what”,而不能准确的知道“为什么”，“why”.我们也可以通过真正这些开源的ZigBee协议栈了解为什么。

   我们可以从TI的官方网站下载最新的协议栈， http://www.ti.com/zigbee  我这里的是ZigBee2006版本为版本的。下载完以后我们可以点击EXE文件进行安装，默认会在C盘的根目录下建立Texas Instruments目录，该目录下面的子目录就是安装Z-Stack的文件。下面的这个图就是Z-Stack协议栈的目录结构，

   根目录下有一个Getting Started Guide CC2430.pdf文件，是安装卸载协议栈的说明文件，另外三个文件夹分别是Documents Components 和Project。

1．Documents

   Documents文件夹包含了对整个协议栈进行说明的所有文档信息，下面有很多的PDF格式的文档，内容比较多，不过也无需全部的细读，我们可以把它们当做参考手册，根据需要来阅读。

2. Components

   Components文件夹是Z-Stack协议栈的各个功能部件的实现，本文件夹下包含的子目录如下：

 

1）hal文件夹为硬件平台的抽象层

2）mac文件夹包含了802.15.4物理协议的实现说需要代码文件的头文件，由于TI公司处于某种考虑，这部分并没有给出具体的源代码，而是以库文件的形式存在.\Projects\zstack\Libraries文件夹给出

3）mt 文件夹包含了为系统添加在电脑上有Z-tools调试的功能所需要的源文件

4）osal包含了操作系统抽象层所需要的文件

5）service文件夹保护了Z-Stack提供的两种服务：寻址服务和数据服务所需要的文件

6）stack文件夹是components文件夹最核心的部分，是ZigBee协议栈具体实现部分，在在其下有分为了af(应用框架)，nwk（网络层），sapi(简单应用接口)、sec(安全)、sys(系统头文件),zcl(ZigBee簇库)，zdo（ZigBee设备对象）等7个文件夹。

7）zmac文件夹包含了Z-Stack MAC 导出层文件。

还有一个Project目录，该目录下包含了用于Z-Stack功能演示的各个项目的例子。可供开发者们参考。

   从上面我们可以看到其中核心部分的代码都是编译好的，以库文件的形式给出的，比如安全模块，路由模块，和Mesh自组网模块。如果要获得这部分的源代码可以向TI购买，可能花费不菲，可要大几万人民币。TI所谓的“开源”只是提供给我们一个平台，开发者可以在上面做应用而已，而绝不是我们通常理解的开源。也就我们在下载后源代码后，有些函数我们根本无法查看到它们的源代码的原因。现在TI公司提供的CC2480芯片，已经把这个协议栈固化到了硬件中，我们只需要掌握几个简单的API就可以完成基本的应用开发。现在也有公司开发出了基于AT指令集的ZigBee协议栈，更方便开发了。

在前面也提到过一些真正开源的ZigBee协议栈，不过这些协议栈没有大的商业公司的支持，开发升级方面，性能方面和TI公司的还是有很大的差距，这里就简单的介绍几个：

（1）msstatePAN协议栈

   msstatePAN协议栈是由密西西比大学的R．Reese教授为广大无线技术爱好者开发的精简版ZigBee协议栈，基于标准C语言编写，基本具备了 ZigBee协议标准所规定的功能，最新版本为V0．2．6，该版本支持多种开发平台，包括PICDEM Z、CC2430评估板、MSP430+CC2420(Tmote)以及WIN32虚拟平台。源代码是开放的，整个协议栈是基于状态机（FSM）实现的。如果你的程序构架不是基于操作系统的，有限状态机应该是一个很好的选择。而且OS（operating system）中进程的状态也是个各个状态间的切换。

该协议栈的网站地址如下   http://www.ece.msstate.edu/~reese/msstatePAN/   

在网站上我们可以看到起最近的更新是在2007年，到目前为止已经有三年多的时间没有更新升级了。

（2）freakz协议栈和contiki操作系统。

    freakz是一个彻底的开源zigbee协议，配合contikj操作系统，相当于Z-Stack+OSAL。相对于另外一个开源的WSN(Wireless Sensor Networking，无线传感网)操作系统TinyOS来讲，contiki的代码全部为C语言写成，用GCC进行编译，对广大应用C语言多年的开发者 来说，减少了学习另外一种语言与编译平台所带来的时间花费。

其下载地址如下：

http://www.sics.se/contiki/

http://sourceforge.net/projects/freakz/

   这里介绍一个专门研究开源ZigBee协议的网站，主要是frankz协议栈，已经写了很多好的文章。下面是他们的网站：

http://www.feibit.com/   

（3） TinyOS  ：

    TinyOS是UC Berkeley（加州大学伯克利分校）开发的开放源代码操作系统，专为嵌入式无线传感网络设计，操作系统基于构件（component-based）的架构使得快速的更新成为可能，而这又减小了受传感网络存储器限制的代码长度。TinyOS的构件包括网络协议、分布式服务器、传感器驱动及数据识别工具。它只是一个操作系统，不过现在已经成立了 TinyOS ZigBee Working Group  已经开始设计开源的zigbee。非常值得我们的期待。

下载地址如下：

  http://www.tinyos.net/