ZigBee组网实验：多终端节点向协调器发送数据&协调器给终端节点发送数据

1、多终端节点向协调器发送数据

本节介绍一个终端节点发送数据，协调器接收并打印到串口上的例子。对应的程序代码：

ZStack-CC2530-2.5.1a\Projects\zstack\Samples\SendTest

 

对应的代码包：https://download.csdn.net/download/mchen_6431/11536608

硬件采用：深联智达公司产品： https://tb.am/ronna

（1）系统环境配置

文档名称：SendTest程序及ZIGBEE入门介绍

硬件平台：IOT-NODE2530

软件平台：IAR EW8051-8103

首先到TI官网下载最新的Zstack协议栈，http://www.ti.com.cn/tool/cn/Z-STACK

本文使用的协议栈为swrc126.zip (22MB) - contains ZStack-CC2530-2.5.1-a.exe

下载完后，直接安装即可。默认安装到：C:\Texas Instruments\ZStack-CC2530-2.5.1a；

如果更改了安装目录，请自行查找对应目录。安装完了，对应的文件夹如下：

请在开发前详细了解Documents下的文档，这些文档对了解Zstack协议栈很有帮助，可以重点了解以下三个文档：

Z-Stack Sample Application For CC2530DB.pdf

Z-Stack Sample Applications.pdf

Z-Stack User's Guide - CC2530DB.pdf

安装这三个文档一步步做下来，基本能了解Zstack协议栈的开发。

在Zstack中如果使用自己的名称来命名工程，如SendTest工程请参考C:\Texas Instruments\ZStack-CC2530-2.5.1a\Documents

Create New Application For CC2530DB.pdf文档。

程序代码见附件，IAR工程中已经进行了适当处理，可以脱离TI的环境单独运行。

（2）协议栈构架

首先打开程序代码，找到IAR工程，打开后可以看到TI ZStack的大体框架,

如下图所示:

 

§ App：应用层目录，这也是用户创建各种不同工程的区域；

§ HAL：硬件层目录，包括着与硬件相关的配置及操作函数；

§ MAC：MAC层目录，包括着MAC层配置参数文件及MAC LIB库的函数接口文件；

§ MT：包括基于AF层的调试函数文件，主要包括串口等通信函数；§ NWK：网络层目录，包括着网络层配置参数文件及MAC LIB库的函数接口文件；

§ OSAL：系统目录，包括协议栈系统文档；

§ Profile：AF层目录，包括AF层处理函数文件；

§ Security：安全层目录，安全层处理函数，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文档；Tools：工程配置目录，包括协议栈等配置文档；

§ ZDO ZDO ZDO ZDO：层目录，包括层处理函数文档；

§ 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，包括入口函数及硬件配置文件；

§ Output：输出文件目录，这是EW8051IDE自动生成的；

 

（3）程序的编译和下载

(i)项目属性设置

选择菜单Project->Options、右击菜单options或者通过热键（ALT+F7）打开工程属性设置。

也可以鼠标右击workspace中的工程名，如下图：

 

打开属性设置后如图：

 

 

一般来说，如果是在TI的协议栈的进行修改，里面的设置就不用修改。如果要具体了解各参数，请参照IAR文档。

这里值得注意的是Texas Instruments下的Download的标签，如果第一次用建议像如图那样选择，这样是将整个FALSH擦除后再Download

 

(ii)编译与烧写

 

选择Project->Debug或者热键（Ctrl+D）给开发板上的Zigbee模块下载程序。

也可以直接点IAR的如下图标来编译和下载程序，最后一个是编译并下载；

同时也可以在workspace中的工程名上点击鼠标右键来选择编译。

下图显示为DEBUG时的选项：

在调试程序时，DEBUG还是非常有用的，它能告诉你程序运行到哪了，程序为什么没有出现你预期的结果等，因此，选择一个仿真器还是有用的，并且有些仿真器加上一个节点就可以充当packet sniffer工具，对空中的包能进行实时跟踪。下图是在深联科技仿真器抓到的本例子的数据包，以后会对这些包结构做一定解析，如果也可以参考ZigBee协议栈文档，上面对这些包结构有详细的说明。

从图中的RSSI中可以看到节点的性能，负数越接近0表明节点性能越好，通信距离越长，并且协调器已经给一个终端节点分配了短地址0x796F（该地址可以通过计算得到，见IEEE 802.15.4文档）。

(4) 实验程序简单分析

在本实验中用户涉及的程序主要有OSAL_SendTest.c，SendTest.c，SendTest.h。其他程序协议栈程序只做简单修改就行。比如我使用的是IOT-NODE2530需要修改一下串口函数等。因为硬件平台的差异性，大家可以根据实际进行修改。下面主要介绍上面提到的三个函数。

OSAL_SendTest.c函数是协议栈操作系统处理函数，这个函数实现对本实验中需要的任务的添加，具体函数如下：

const pTaskEventHandlerFn tasksArr[] = {

macEventLoop,

nwk_event_loop,

Hal_ProcessEvent,

#if defined( MT_TASK )

MT_ProcessEvent,

#endif

APS_event_loop,

#if defined ( ZIGBEE_FRAGMENTATION )

APSF_ProcessEvent,

#endif

ZDApp_event_loop,

#if defined ( ZIGBEE_FREQ_AGILITY ) || defined ( ZIGBEE_PANID_CONFLICT )

ZDNwkMgr_event_loop,

#endif

SendTest_ProcessEvent

};

 

最后一条语句是添加本实验任务的。tasksArr的使用的参数请参照OSAL API.pdf文档。

 

SendTest.c是本实验用户程序的具体实现。下面来分析一下该程序。

首先，本程序不考虑协议栈绑定等相关内容，在程序中屏蔽了绑定，实验数据只是从终端节点传送到协调器节点，对于ZIGBEE网络协调器节点的短地址始终为0x0000，因此在用发送函数时，目的地址写上0x0000就能传到协调器。

其次，两个设备的 endPoint要保持一致，否则将不能通信。在程序中将SendTest_DstAddr.endPoint = SendTest_ENDPOINT;（SendTest_ENDPOINT=10）。

程序实现结果是：协调器的串口上输出如图内容：

 

本实例支持多个终端同时向协调器发送数据。为了区分是哪个节点发送的数据，在数据前面加上01 02 03...做区别，如上图示，为三个终端节点同时向协调器发送数据的例子。

对于怎么修改数据请参考下面代码，其中theMessageData[]为用户需要发的数据：

static void SendTest_SendTheMessage( void )

{

char theMessageData[] = "02 Welcome to use this sendTest ----chenym\n--The test is based on IOT-NODE2530--\n";

 

if ( AF_DataRequest( &SendTest_DstAddr, &SendTest_epDesc,

SENDTEST_CLUSTERID,

(byte)osal_strlen( theMessageData ) + 1,

(byte *)&theMessageData,

&SendTest_TransID,

AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS )

{

// Successfully requested to be sent.

}

else

{

// Error occurred in request to send.

}

}

 

 

 

 

只有在终端节点加入网络后才能发送数据给协调器，一旦网络中断数据就不再发，这个机制是通过判断网络状态来实现的，代码如下：

if ( (SendTest_NwkState == DEV_END_DEVICE) ) //只在设备为终端节点时，才发送数据

{

// Start sending "the" message in a regular interval.

osal_start_timer( SendTest_SEND_MSG_EVT,

SendTest_SEND_MSG_TIMEOUT );

}

 

上面语句中SendTest_SEND_MSG_EVT是一个事件，只在定时器时间到才触发该事件，在程序中设置

 

#define SendTest_SEND_MSG_TIMEOUT 1000

也就是在网络建成后每一秒向协调器发送数据。

对于操作系统的介绍请参考文档，以后我也会就这个做些介绍。

SendTest_ProcessEvent函数为操作系统的一任务（上面已经介绍了怎么加入任务），总是被周期性轮询。当检测到一个event就执行相关程序。

在一个任务中有16个事件，用16位来表示，每一位代表一个事件，其中0x8000为系统事件SYS_EVENT_MSG，任务还和task_id有关。

MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( SendTest_TaskID );

程序段是将收到的消息存放到MSGpkt指定的区域中。

(下面代码，部分代码与程序可能有出入，请以具体程序参考。)

while ( MSGpkt )//消息不为空

{ switch ( MSGpkt->hdr.event )

{

 case KEY_CHANGE://按键状态改（本实验不涉及）

SendTest_HandleKeys( ((keyChange_t *)MSGpkt)->state, ((keyChange_t *)MSGpkt)->keys );

break;

 case AF_DATA_CONFIRM_CMD://AF层数据发送完成后确认报告

// This message is received as a confirmation of a data packet sent.

// The status is of ZStatus_t type [defined in ZComDef.h]

// The message fields are defined in AF.h

afDataConfirm = (afDataConfirm_t *)MSGpkt;

sentEP = afDataConfirm->endpoint;

sentStatus = afDataConfirm->hdr.status;

sentTransID = afDataConfirm->transID;

(void)sentEP;

(void)sentTransID;

HAL_TOGGLE_LED1();//加入LED1来指示数据发送出

// Action taken when confirmation is received.

if ( sentStatus != ZSuccess )

{

// The data wasn't delivered -- Do something

}

break;

 

case AF_INCOMING_MSG_CMD://新的报文来

HAL_TOGGLE_LED1();//加入LED1来指示新报文来

SendTest_MessageMSGCB( MSGpkt );//新报文回调函数

break;

 

case ZDO_NEW_DSTADDR://ZDO终端地址改变，这个是在加入绑定后引起的，本实验不涉及

ZDO_NewDstAddr = (ZDO_NewDstAddr_t *)MSGpkt;

 

dstEP = ZDO_NewDstAddr->dstAddrDstEP;

dstAddr = &ZDO_NewDstAddr->dstAddr;

SendTest_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)dstAddr->addrMode;

SendTest_DstAddr.endPoint = dstEP;

 

SendTest_DstAddr.addr.shortAddr = dstAddr->addr.shortAddr;

break;

 

case ZDO_STATE_CHANGE://网络状态改变，在这里启动第一次数据传输

SendTest_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt->hdr.status);

if ( (SendTest_NwkState == DEV_END_DEVICE) ) //只在设备为终端节点时，才发送数据

{

// Start sending "the" message in a regular interval.

osal_start_timer( SendTest_SEND_MSG_EVT,

SendTest_SEND_MSG_TIMEOUT );

}//这个在上面已经有介绍

break;

 

default:

break;

}

 

// Release the memory

osal_msg_deallocate( (uint8 *)MSGpkt );

 

// Next

MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( SendTest_TaskID );

}

 

 

if ( events & SendTest_SEND_MSG_EVT )//如果事件为消息传送事件

{

// Send "the" message

SendTest_SendTheMessage();//调用消息发送函数

 

// Setup to send message again

if ( (SendTest_NwkState == DEV_END_DEVICE) )//解释同前

osal_start_timer( SendTest_SEND_MSG_EVT,

SendTest_SEND_MSG_TIMEOUT );

 

// return unprocessed events

return (events ^ SendTest_SEND_MSG_EVT);

}

消息回调函数实现：

void SendTest_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt )

{

switch ( pkt->clusterId )

{

case SendTest_CLUSTERID:

// "the" message

#if defined( LCD_SUPPORTED )

HalLcdWriteScreen( (char*)pkt->cmd.Data, "rcvd" );

#elif defined( WIN32 )

WPRINTSTR( pkt->cmd.Data );

#endif

HalUARTWrite( HAL_UART_PORT_1,(pkt->cmd).Data, (pkt->cmd).DataLength);//将接收到的数打印到串口上

break;

}

}

 

对于串口的初始化在SendTest_Init函数中，上面的红色显示函数就是将收到的数据信息打印在串口终端上。

 

下面介绍一下，发送函数AF_DataRequest

该函数用于发送数据

函数声明：

afStatus_t AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, endPointDesc_t *srcEP,

uint16 cID, uint16 len, uint8 *buf, uint8 *transID,

uint8 options, uint8 radius );

 

具体参数：

 

dstAddr：目的地址指针，其中的地址模式是：afAddrNotPresent（用于绑定）、afAddrGroup（传送到一组目的节点）afAddrBroadcast（广播发送）、afAddr16Bit（直接发送），在本实验中afAddr16Bit地址模式，在SendTest_Init初始化中将SendTest_DstAddr.addrMode 设置为(afAddrMode_t)Addr16Bit;

srcEP：发送的endpoint的Endpoint描述的指针

cID：Cluster ID，实验中使用SendTest_CLUSTERID

len：发送数据包长度，该长度不包括ZIGBEE包中的帧头和帧尾，只是用户数据的长度

buf：用户发送数据区指针

transID：传输序号指针，该序号将随发送的次数增加而增加

options：具体参数参照下表：

 

(5)生成hex文件

如果需要将代码生成hex文件，请在协议栈里设置：

（1）首先打开f8w2530.xcl文件

位置为：

修改下面两行代码：

// Include these two lines when generating a .hex file for banked code model:

-M(CODE)[(_CODEBANK_START+_FIRST_BANK_ADDR)-(_CODEBANK_END+_FIRST_BANK_ADDR)]*\

_NR_OF_BANKS+_FIRST_BANK_ADDR=0x8000

//

将注释去掉。不过在用debug调试模式时，需要注释，请区别对待。否则会提示如下警告：

 

另外进行如下设置：

重新编译就能生成hex文件了，对应的位置为：

SendTest\CC2530DB\EndDeviceEB\Exe 文件夹内。

 

(6) 用cc debugger调试程序

 

安装(5)的设置，首先注释掉下面两行：

// Include these two lines when generating a .hex file for banked code model:

//-M(CODE)[(_CODEBANK_START+_FIRST_BANK_ADDR)-(_CODEBANK_END+_FIRST_BANK_ADDR)]*\

//_NR_OF_BANKS+_FIRST_BANK_ADDR=0x8000

//

 

另外进行如下设置：

 

请用户区分对待。

 

 

2、协调器控制终端发送数据

 

在实验1中，只实现了终端enddevice主动向协调器发送数据的情况。本例子实现由协调器发送命令让终端开始传输数据。对应的程序代码为：ZStack-CC2530-2.5.1a\Projects\zstack\Samples\SendTest_Cor

 

（1）系统环境配置

文档名称：SendTest程序及ZIGBEE入门介绍

硬件平台：IOT-NODE2530

软件平台：IAR EW8051-8103

其他见实验9.

（2）程序实现与分析

现在简单实现如下：

(i)、加入串口回调函数并在SendTest.c的开始声明函数

void testCB(uint8 port,uint8 event)

{

uint8 temp[9];

uint8 IEEE_ADDR[8];

HAL_TOGGLE_LED1();

if (event & HAL_UART_RX_TIMEOUT)

{

HalUARTRead(HAL_UART_PORT_0,temp,9);

for(uint8 i=0;i<8;i++)

IEEE_ADDR[i]=temp[i];

APSME_LookupNwkAddr ( IEEE_ADDR, &SendTest_DstAddr.addr.shortAddr);

if (SendTest_DstAddr.addr.shortAddr!=0)

AF_DataRequest( &SendTest_DstAddr, &SendTest_epDesc,

SENDTEST_CLUSTERID,

9,

(byte *)&temp,

&SendTest_TransID,

AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS ) ;

}

}

 

 

 

在这个函数中完成从串口接收到数据，并且将其发送给终端节点。为了获得终端节点的短地址，用了APSME_LookupNwkAddr ，该函数用于由长地址获得短地址。该函数的使用说明请参考Z-Stack API.pdf。该函数有局限性，只能从自身的地址空间中查找短地址，而不是通过无线查询。

 

(ii)、终端节点不像实验1那样直接发送数据给协调器，而是在收到协调器发送的控制信息后，做相应处理。

处理程序如下：

static void SendTest_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt )

{

switch ( pkt->clusterId )

{

case SENDTEST_CLUSTERID:

// "the" message

#if defined( LCD_SUPPORTED )

HalLcdWriteScreen( (char*)pkt->cmd.Data, "rcvd" );

#elif defined( WIN32 )

WPRINTSTR( pkt->cmd.Data );

#endif

HalUARTWrite( HAL_UART_PORT_0,(pkt->cmd).Data, (pkt->cmd).DataLength);//将接收到的数打印到串口上

if((pkt->cmd).Data[8]==0x55)

{

HAL_TOGGLE_LED2();

osal_start_timerEx( SendTest_TaskID,

SENDTEST_SEND_MSG_EVT, //只有在收到协调器给发送的0x55时才启动发送

SENDTEST_SEND_MSG_TIMEOUT );

}

else osal_stop_timerEx(SendTest_TaskID,SENDTEST_SEND_MSG_EVT);//其他情况停止发送

break;

}

}

 

(iii)、当协调器和终端节点分别烧写程序后，先使用SmartRF Flash Programmer软件读一下终端节点的64位长地址，在例子中改为：00 12 4B 00 02 4A CE E2

 

如图：

 

然后打开串口助手，在串口助手中写入 E2 CE 4A 02 00 4B 12 00 55,则启动终端节点发送，如果最后一位为其他值则停止发送。串口助手写入如图:

发送E2 CE 4A 02 00 4B 12 00 44将停止终端节点上报数据。