zigbee通讯技术复习笔记

这门课对于我一个学嵌入式的来说，还是比较重要的，所以我还是以老师给出的大纲为主体，好好复习一下！

WPAN及ZigBee基础

1. Zigbee、蓝牙、IEEE802.11b（WiFi）标准都是工作在2.4G频段的无线通信标准；Zigbee主要用在短距离无线控制系统，传输少量的控制信息；（P2）
2. 短距离无线网络主要分为：无线局域网(WLANs)和无线个域网(WPANs)（P3）
3. 无线个域网所对应的通信协议：（P3）
   HR-WPANS：802.15.3
   MR-WPANS：蓝牙
   LR-WPANS(低速率无线个域网)：802.15.4
4. Zigbee最大传输速率：250kbps。 ZigBee可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行) 和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内, 但可以继续增加 。
5. Zigbee无线网络分层： 物理层（PHY） 介质访问控制（MAC）网络层（NWK）应用程序支持子层（APS） 应用层（APL）（P4）
   其中802.15.4 定义了物理层和介质访问控制层；Zigbee协议定义了网络层、应用程序支持子层和应用层
6. Zigbee特点：（自组网）（P5）
   高可靠性：采取了碰撞避免策略；MAC层采用了完全确认的数据传输模式；
   低成本、低功耗 ：ZigBee模块的复杂度不高，ZigBee协议免专利费，再加之使用的频段无需付费，所以它的成本较低；ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低
   高安全 ：采用高级加密标准(AES 128) 的对称密码；
   低数据速率
7. Zigbee设备分类：（P5）
   协调器：主要负责无线网络的建立与维护；
   路由器：主要负责无线网络的路由；
   终端节点：主要负责无线网络数据的采集。
8. Zigbee工作在ISM（工业、科学和医疗）频带，共规定了27个信道：（P7）
   2.4GHz频段 共16个信道，通信速率为250kbps
   915MHz频段 共10个信道，通信速率为40kbps
   896MHz频段 共1个信道，通信速率为20kbps
9. Zigbee网络拓扑结构：星型；网络型；簇状；（P8）
10. Zigbee应用为：周期性 ；反复； 间断数据采集应用；
11. Zigbee模块开发一般包括两个文件：.h头文件和.c文件（P）
    .h文件可理解为一份接口描述文件；
    .c文件主要功能是对.h文件中声明的外部函数进行具体实现。

CC2530芯片相关

CC2530单片机是一款完全兼容8051内核，支持802.15.4协议的无线射频单片机（P30）
CC2530的Flash（非易失性存储器）容量可选： 32KB 64KB 128KB 256KB
CC2530有两个晶振： 32MHz 晶振 32.768KHz
I/O口控制
CC2530内部自带温度传感器：
使用步骤：
1、使能温度传感器
2、连接温度传感器到ADC
3、初始化ADC，确定参考电压、分辨率等，启动ADC读取温度数据

Zigbee地址相关

1. 设备地址：（P134）
   64位IEEE地址：长地址又称 MAC地址或 扩展地址（全球唯一）
   16位网络地址：短地址 又称逻辑地址（协调器地址为0x0000，其他设备入网时由协调器分配）（1）在网络中标识不同设备；（2）在网络数据传输时指定目的地址和源地址；

2. 网络地址：唯一标示网络中的一个节点（用网络地址来区分不同的节点）；（P135）

3. 网络地址最多可以分配65536个节点，地址分配取决于整个网络的架构，整个网络的架构由一下3个值决定：1、网络最大深度 2、每个父节点拥有的孩子节点最大数目 3、每个父节点拥有的孩子节点路由器的最大数目
   同一父节点相连的终端节点的网络地址是连续的
   同一父节点相连的路由器节点的网络地址通常是不连续的

4. 端口：每个节点上最多支持240（1-240）个端口，每个节点上的所有端口共用一个发射/接收天线（用端口来区分同一节点的端口）；

5. PANID：Zigbee网络号 可手动设置（或自动随机生成），如果指定的PANID被占用则自动加1。

6. 数据发送：调用**AF_DataRequest()**函数通过天线发送数据（P139）

afStatus_t  AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, 
												endPointDesc_t *srcEP,
                          						uint16 cID, 
                          					    uint16 len, 
                          						uint8 *buf, 
                          						uint8 *transID,
                          						uint8 options,
                          						uint8 radius )

7. 数据接收：调用**osal_msg_receive()**函数从消息队列中接收一个消息（包含事件与数据）
   uint8 *osal_msg_receive( uint8 task_id )

8. 数据存储位置（结构）：（P130）

typedef struct
{
     
  osal_event_hdr_t hdr;     /* OSAL Message header */
  uint16 groupId;           /* Message's group ID - 0 if not set */
  uint16 clusterId;         /* Message's cluster ID */
  afAddrType_t srcAddr;     /* Source Address, if endpoint is STUBAPS_INTER_PAN_EP,
                              				 it's an InterPAN message */
  uint16 macDestAddr;       /* MAC header destination short address */
  uint8 endPoint;           /* destination endpoint */
  uint8 wasBroadcast;       /* TRUE if network destination was a broadcast address */
  uint8 LinkQuality;        /* The link quality of the received data frame */
  uint8 correlation;        /* The raw correlation value of the received data frame */
  int8  rssi;               /* The received RF power in units dBm */
  uint8 SecurityUse;        /* deprecated */
  uint32 timestamp;         /* receipt timestamp from MAC */
  afMSGCommandFormat_t cmd; /* Application Data */
} afIncomingMSGPacket_t;

typedef struct
{
     
  byte   TransSeqNumber;
  uint16 DataLength;               // Number of bytes in TransData
  byte  *Data;
} afMSGCommandFormat_t;

9. OSAL（系统抽象层）是一种支持多任务运行的系统资源分配机制（P72）
   OSAL主要功能：
   任务注册、初始化和启动
   任务间的同步、互斥
   中断处理
   存储器分配和管理

事件驱动

1. 首先记住 任务轮询、事件驱动 必考；

2. Zigbee将事件和任务的事件处理函数联系方法：（P74）
   1、建立一个事件表，保存各个任务的对应事件
   2、建立另一个函数表，保存各个任务事件处理函数地址
   3、将两张表建立某种对应关系

3. OSAL工作原理（轮询）osal_start_system(void)
   通过tasksEvents指针访问事件表的每一项，如果有时间发生，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；（P75）

4. 协议栈定义的事件成为系统强制事件：（P80）
   AF_INCOMING-MSG-CMD
   ZDO_STATE_CHANGE
   ZDO_CB_MSG
   AF_DATA_CONFIRM_CMD

5. Zigbee协议栈为半开源；

6. Zigbee协议栈串口操作（P85）
   串口基本操作步骤：
   1、初始化串口，包括设置波特率、中断等
   2、向发送缓冲区发送数据或从接收缓冲区读取数据
   操作函数：

		 uint8    HalUARTOpen(uint8 port,halUARTCfg_t *config);
		 uint16  HalUARTRead(uint8 port,uint8 *buf,uint16 len);
		 uint16  HalUARTWrite(uint8 port,uint8* buf,uint16  len);

7. 串口回调函数：回调函数不是由该函数实现方直接调用的，而是在特定的事件或条件发生的，由另外的一方调用，用于对该事件或条件进行响应。因此，串口回调函数是在有串口操作（事件）发生时（自动触发）调用的；（P89）
8. 当应用有串口操作时，应该对应用程序模块的工程属性的编译预处理的Definedsymbols下拉列表框中输入“HAL_UART=TRUE”。（即用条件编译来控制是否编译与该模块相关的程序，目的是为了节约存储资源）；（P93）
9. 程序中波特率的设置要与上位机（如串口助手）一致；
10. Zigbee协议栈NV操作（P120）
    NV（Non Volatile），即非易失性存储器（Flash存储器），即系统掉电，存储器中的数据不掉失。主要用途保存网路的配置参数，或掉电后，上电该节点还是加入原来的网络并且该节点的网络地址就可以从NV读取。
    NV存储器主要的操作有初始化NV存储器、读NV存储器、写NV存储器。这些都在OSAL文件夹下中的OSAL_Nv.h和OSAL.h文件中定义和实现。
    下面三个操作函数分别是：
    NV初始化函数：uint8 osal_nv_item_init( uint16 id, uint16 len, void *buf )，NV存储器将该存储器分成多个条目，每个条目都有一个ID号。 条目的分类见OSAL文件夹中的ZcomDef.h文件，其中要知道的是：用户应用程序定义的条目地址范围为是0x0201到0x0FFF;
    NV写操作函数：uint8 osal_nv_write( uint16 id, uint16 ndx, uint16 len, void *buf )；
    NV读取函数：uint8 osal_nv_read( uint16 id, uint16 ndx, uint16 len, void *buf );
    第一个参数：uint16：NV条目ID号
    第二参数：举例条目开始的偏移量
    第三参数：要写入的数据长度
    第四参数：执行要存放写入或读取数据函数缓冲区的指针
11. 用户只能使用条目ID范围0x0201~0x0FFF
    可在OSAL文件夹下的ZcomDef.h文件中添加自己的条目
    如：#define Test_NV 0x0201

12. **函数名要考：**
    事件添加函数：osal_set_event()
    定时器函数：osal_start_timerEx()
    
    内存拷贝函数：osal_memcpy()
    内存比较函数：osal_memcmp()
    字符串长度函数：osal_strlen()
    
    无线发送函数AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, endPointDesc_t *srcEP,
                       uint16 cID, uint16 len, uint8 *buf, uint8 *transID,
                       uint8 options, uint8 radius )
    消息接收函数uint8 *osal_msg_receive( uint8 task_id )