ZStack

一些参考 :
http://wjf88223.blog.163.com/blog/static/351680012011731105424480/
http://blog.csdn.net/tanqiuwei/article/details/7640913

前言

这片文章总结一下学习ZStack自带例子的过程。这些例子位于ZStack的安装目录中,如：
D:\Texas Instruments\ZStack-CC2530-2.5.1a\Projects\zstack\Samples
此外，安装路径下有自带的帮助文档，位于：
D:\Texas Instruments\ZStack-CC2530-2.5.1a\Documents
这些文档对于学习ZStack很有帮助。

在这里总结一些预备知识。来源是自带文档《Z-Stack Developer’s Guide》

• Device Type： 即设备类型，包括：
  
  • 协调器 Coordinator : 负责创建一个网络：选择一个Channel和一个网络ID（PAN ID-Personal Area Network），然后启动这个网络。默认的Channel是2.4 GHz，PAN ID可以在配置文件中指定。注意：协调器用来配置并启动一个网络，之后协调器角色转化为Router。
  • 路由器 Router
    
    • 帮助其他设备加入网络
    • multi-hop routing （多跳路由？）
    • 负责终端设备之间的“交流”
  • 终端设备 End Device：可以加入一个网络
• Stack Profile ：配置文件，在工程的workspace下可以选择当前的设备类型，当选择CoordinatorEB时，f8wCoord.cfg会被使用。
  
  • 配置文件位于工程的Tools目录下，
    
    • f8wconfig.cfg 共享的配置文件，可以配置channel，PAN ID（即网络ID）
    • f8wCoord.cfg 协调器的配置文件
    • f8wEnddev.cfg 终端设备的配置文件
    • f8wRouter.cfg 路由器的配置文件
• Addressing : 寻址，地址类型包含如下两种
  
  • 64-bit IEEE address ： 即MAC地址
  • 16-bit network address ： 16比特的网络地址，也叫逻辑地址或短地址。当一个设备加入一个网络时，会给该设备分配一个地址，在该网络中，这个地址是唯一的，用来标识该设备，从而用于发送数据等操作。

地址分配策略：

• Tree Addressing，树形地址结构。一个设备通过它的父节点获得一个唯一的网络地址。与地址相关的参数有：
  
  • MAX_DEPTH 定义了网络的深度depth，协调器的depth是0， 它的子节点的depth是1，以此类推。
  • MAX_CHILDREN 定义了一个router节点的子节点个数的最大值。
  • MAX_ROUTERS 定义了一个coordinator或router所拥有的router的最大个数，MAX_CHILDREN – MAX_ROUTERS则表示拥有的终端节点的个数。
• Stochastic Addressing 随机地址分配，随机分配设备地址。会发生地址冲突（address confilict）。

Z-Stack中的地址：
发送数据使用函数AF_DataRequest(), 参考《Z-Stack API》，函数原型为：

afStatus_t AF_DataRequest( 
    afAddrType_t *dstAddr, // 目的地址
    endPointDesc_t *srcEP, // 源地址
    uint16 cID, // Cluster ID ,the message’s cluster ID is likea message ID and is unique with in 
the profile. 
    uint16 len, // 要发送的数据的长度
    uint8 *buf, // 指向发送数据的地址
    uint8 *transID, //transaction sequence number pointer. This number will be incremented by 
this function if the message is buffered to be sent.
    uint8 options, 
    uint8 radius // 跳数 ： Maximum number of hops
    );

其中afAddrType_t用来表示一个设备的网络地址。

typedef enum
{
  afAddrNotPresent = AddrNotPresent, // ？ indiret ， binding table...
  afAddr16Bit      = Addr16Bit, // 用于单播
  afAddr64Bit      = Addr64Bit,
  afAddrGroup      = AddrGroup,  // 用于多播
  afAddrBroadcast  = AddrBroadcast // 用于广播
} afAddrMode_t;

typedef struct
{
  union
  {
    uint16      shortAddr; // 上面提到的16bit的网络地址
    ZLongAddr_t extAddr;
  } addr;
  afAddrMode_t addrMode; // 用单播、广播或多播
  uint8 endPoint;
  uint16 panId;  // used for the INTER_PAN feature
} afAddrType_t;

其中addrMode用来做什么呢？　ZigBee中的网络包可以单播、多播、广播，addrMode用于不同的模式。

• 单播
• Indirect：当应用层不知道一个packege的最终地址，addrMode设置为AddrNotPresent，在发送设备协议栈中的“binding table”中查找目的地址。
• 广播：想要广播时，addrMode设置为AddrBroadcast，可以将shortAddr设置为下面的值：
  
  • NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVALL (0xFFFF) 发送给所有设备，包括在sleeping的设备
  • NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVRXON (0xFFFD) 不发给sleeping的设备
  • NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVZCZR (0xFFFC) 发送给所有router，包括coordinator
• 多播：此模式下，addrMode设置为afAddrGroup，将shortAddr设置为group identifier。但是首先需要添加一个组。（see aps_AddGroup() in the Z-Stack API doc）
-

一些与地址相关的API

• NLME_GetShortAddr() 返回设备的16bit网络地址
• NLME_GetCoordShortAddr() 返回父节点的16bit网络地址

Todo:
Bind…
Routing…
binding table, routing table, neighbor table…

GenericApp

实验的主要过程：一个协调器，一个终端节点。
按键：

• SW4（JoyStick向左）-device discovery
• SW2（JoyStick向右）-device binding

有两种方法让两个设备进行沟通：

• 终端节点上按下SW4
• 两个设备“同时”按下SW2。（时间差在APS_DEFAULT_MAXBINDING_TIME范围内）

建立联系后，终端节点并会不断的发送信息Hello World给协调器，协调器收到后会将信息显示到LCD上。

• device binding：
  设备向coordinator发送binding请求（通过函数ZDApp_SendEndDeviceBindReq()），然后coordinator会维护一个binding table，这个表用来记录有联系的设备。

• device discovery：
  call ZDP_MatchDescReq
  This call will build and send an Match Descripton Request. Use this function to search for devices/applications that
  match something in the input/output cluster list ofan application.

终端节点代码分析

终端节点加入网络后，会周期性的发送信息给协调器，这是通过定时器timer实现的。
当有相应时间发生时会调用GenericApp_ProcessEvent,该函数判断时间类型中如果指定了GENERICAPP_SEND_MSG_EVT时，就调用GenericApp_SendTheMessage发送信息给协调器。然后使用定时器周期性地发送该消息。

uint16 GenericApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )
{
  ...
  // Send a message out - This event is generated by a timer
  //  (setup in GenericApp_Init()).
  if ( events & GENERICAPP_SEND_MSG_EVT )
  {
    // Send "the" message
    GenericApp_SendTheMessage();

    // Setup to send message again
    osal_start_timerEx( GenericApp_TaskID,
                        GENERICAPP_SEND_MSG_EVT,
                        GENERICAPP_SEND_MSG_TIMEOUT );

    // return unprocessed events
    return (events ^ GENERICAPP_SEND_MSG_EVT);
  }
  ...
}

配置文件f8wConfig.cfg

/* 终端节点和中控通信加密 */
-DSECURE=1 
/* 默认加密密钥，保证各设备一致 */
-DDEFAULT_KEY="{0x01, 0x03, 0x05, 0x07, 0x09, 0x0B, 0x0D, 0x0F, 0x00, 0x02, 0x04, 0x06, 0x08, 0x0A, 0x0C, 0x0D}"

/* 告诉中控，我会休眠，中控知道后会将消息放入队列 */
-DRFD_RCVC_ALWAYS_ON=FALSE

/* 想中控查询数据的时间间隔，单位毫秒 */
-DPOLL_RATE=3000

/* Define the default PAN ID.
 *
 * Setting this to a value other than 0xFFFF causes
 * ZDO_COORD to use this value as its PAN ID and
 * Routers and end devices to join PAN with this ID
 */
-DZDAPP_CONFIG_PAN_ID=0x1C9E // PAN ID, 即网络ID。终端设备会加入PAN ID为0x1c9e的网络

End Device

对于终端节点来说，GenericApp_ProcessEvent为主要代码。此外，终端节点通常需要注重休眠的细节，需要着重设计（省电）。

Coordinator

对于协调器（或叫中控）来说，功能通常比较复杂。不过代码框架是不变的，代码框架见OSAL的分析。只不过是添加一些任务。