zigbee基础

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IEEE Address 节点的 8 位 802.15.4 网络地址，也称为长地址。
Network Address 节点的 2 位网络地址，也称短地址。
PAN 个人局域网。
PAN ID 个人局域网标识符。
HAL 协议栈物理抽象层。
PHY 协议栈物理层。
MAC 协议栈媒体访问控制层。
NWK 协议栈网络层。
APS 协议栈应用支持层。
APL 协议栈应用层。

 

对于广播的设备查找消息，各设备的响应如下：

（ 1 ） Zigbee 终端：发送自己的 IEEE 或者 NWK 地址

（ 2 ） Zigbee 协调器：发送自己 IEEE 或者 NWK 地址和与其相连的所有 zigbee 协调器的 IEEE 或者 NWK 地址

（ 3 ） Zigbee 路由器：发送自己的 IEEE 或者 NWK 地址和与其相连的所有 zigbee 路由器的 IEEE 或者 NWK 地址

 

在 Zigbee 网络中，节点分为三种类型：协调器、路由器和终端节点。其中 ZigBee 协调器（ coordinator ） 节点，每个 ZigBee 网络必须有一个，它的主要作用是初始化网络信息。 ZigBee 路由器（ router ）节点 ，它的作用是提供路由信息。 ZigBee 终端节点（ rfd 为终端节点）， 它有没有路由功能，完成的是整个网络的终端任务。

 

ZigBee 的体系结构由称为层的各模块组成。每一层为其上层提供特定的服务：即由 数据服务实体提供数据传输服务 ； 管理实体提供所有的其他管理服务 。
  每个服务实体通过相应的服务接入点(SAP)为其上层提供一个接口，每个服务接入点通过服务原语来完成所对应的功能。

（1）物理层（PHY）

物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。

物理层内容：

1)ZigBee 的激活；

2) 当前信道的能量检测；

3) 接收链路服务质量信息；

4)ZigBee 信道接入方式；

5) 信道频率选择；

6) 数据传输和接收。

（2）介质接入控制子层（MAC）

     MAC 层负责处理所有的物理无线信道访问，并产生网络信号、同步信号；支持PAN连接和分离，提供两个对等MAC实体之间可靠的链路。

MAC 层功能：
1 ）网络协调器产生信标；
2）与信标同步；
3）支持PAN(个域网)链路的建立和断开；
4）为设备的安全性提供支持；
5）信道接入方式采用免冲突载波检测多址接入(CSMA-CA)机制；
6）处理和维护保护时隙(GTS)机制；
7）在两个对等的MAC实体之间提供一个可靠的通信链路。

（3）网络层

    ZigBee 协议栈的核心部分在网络层。网络层主要实现节点加入或离开网络、接收或抛弃其他节点、路由查找及传送数据等功能。

网络层功能：
1) 网络发现；

2) 网络形成；

3) 允许设备连接；

4) 路由器初始化；

5) 设备同网络连接；

6) 直接将设备同网络连接；

7) 断开网络连接；

8) 重新复位设备；

9) 接收机同步；

10) 信息库维护。

（4）应用层

    ZigBee 应用层框架包括应用支持层(APS)、ZigBee设备对象(ZDO)和制造商所定义的应用对象。

应用支持层 的功能包括：维持绑定表、在绑定的设备之间传送消息。

ZigBee 设备对象 的功能包括：定义设备在网络中的角色(如ZigBee协调器和终端设备)，发起和响应绑定请求，在网络设备之间建立安全机制。ZigBee设备对象还负责发现网络中的设备，并且决定向他们提供何种应用服务。
  ZigBee应用层除了提供一些必要函数以及为网络层提供合适的服务接口外，一个重要的功能是应用者可 在这层定义自己的应用对象 。

 

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物理层数据服务

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PD-SAP 支持两个对等的MAC层实体之间传输MAC协议数据单元（MPDU）。PD-SAP支持的原语一共有三种：PD-DATA.request 、PD-DATA.confirm 和PD-DATA.indication。

PD-DATA.request 原语 由MAC层发送给本地物理层，请求发送MPDU（即物理层服务数据单元（PSDU））。 物理层收到PD-DATA.request原语 之后，如果设备处于发射使能状态（TX_ON），则物理层先把请求原语提供的PSDU封装成物理层协议数据单元（PPDU），然后开始发送。数据发送成功后，物理层就向MAC层发出状态为SUCCESS的证实原语PD-DATA.confirm。如果设备处于接收使能状态（RX_ON）或者处于发送关闭状态（TRX_OFF），则物理层向MAC层发送状态为RX_ON或TRX_OFF的证实原语PD-DATA.confirm。

PD-DATA.confirm 原语 由物理层发送给MAC层，作为对PD-DATA.request原语的响应。

PD-DATA.indication 原语 指示一个MPDU从物理层传送到本地MAC层实体。此原语由物理层产生并发送给MAC层以提交接收到的PSDU。如果接收到的psduLength字段为0或者大于内部常数aMaxPHYPacketSize，则物理层不产生原语服务。

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物理层管理服务

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PLME-SAP 允许在MLME和PLME之间传送管理命令。PLME-SAP支持的原语有PLME-CCA、PLME-ED、PLME-GET、PLME-SET-TRX-STATE和PLME-SET。

PLME-CCA.request 原语 请求PLME执行空闲信道评估（CCA）。收到PLME-CCA.request原语后，如果 设备处于接收使能 状态，PLME就指示物理层进行信道评估。物理层完成CCA后，PLME就向MLME发送PLME-CCA.confirm原语，根据CCA结果提供信道状态信息（BUSY\IDLE）。如果设备处于 关闭状态（TRX_OFF） 或者 发送使能状态（TX_ON） ，则无法进行信道评估，此时PLME向MLME发送PLME-CCA.confirm原语，指示CCA失败的原因（TRX_OFF或者TX_ON）。

PLME-ED.request 原语 请求PLME执行能量检测（ED）。收到PLME-ED.request原语后，如果设备处于接收使能状态，PLME就指示物理层进行能量检测。物理层完成ED后，PLME就向MLME发送PLME-ED.confirm原语，报告能量检测成功（SUCCESS）和测得的能量信道等级。如果设备处于关闭状态（TRX_OFF）或者发送使能状态（TX_ON），则无法进行能量检测，此时PLME向MLME发送PLME-ED.confirm原语，指示ED失败的原因（TRX_OFF或者TX_ON）。

PLME-GET.request 原语 向PLME请求PHY PIB中的相关属性的值。收到PLME-GET.request原语后，PLME就到数据库中检索该属性。如果从数据库中检索不到请求的PIB属性标识，则PLME就向MLME发送PLME-GET.confirm原语，状态为不支持的属性（UNSUPPORTED_ATTRIBUTE）。如果从数据库中检索到请求的PIB属性标识，则PLME就向MLME发送PLME-GET.confirm原语，状态为SUCCESS，并返回属性值。

PLME-SET-TRX-STATE.request 原语 请求PLME改变收发信机的内部工作状态。收到PLME-SET-TRX-STATE.request原语后，如果改变收发信机工作状态的请求被接受，则PLME-SET-TRX-STATE.confirm的状态为SUCCESS。

如果设备当前的收发状态就是请求原语请求的状态 ，则证实原语status的值为收发信机当前状态。如果请求原语请求改变到状态RX_ON或者TRX_OFF，而此时物理层正在发送一个PPDU，则证实原语的status值为BUSY_TX，并在发送结束后改变到请求的收发信机工作状态。

如果请求原语请求改变到状态TX_ON或者TRX_OFF ，而此时设备正处于RX_ON状态并且已经接收到有效的帧开始符（FSD），则证实原语的status值为BUSY_RX，并在发送结束后改变到请求的收发信机工作状态。

如果PLME-SET-TRX-STATE.request原语的状态为FORCE_TRX_OFF ，则不管物理层当前出于什么状态，收发信机将被强制改变到TRX_OFF状态。

 

PLME-SET.request 原语 请求PLME设置或者改变PIB属性的值。如果在数据库中找不到PLME-SET.request原语中的PIB属性，则PLME-SET.confirm原语中的状态值为UNSUPPORTED_ATTRIBUTE，如果PLME-SET.request原语中的PIB属性值超出了有效范围，则PLME-SET.confirm原语中的状态值为INVALID_PARAMETER。如果成功设置了PIB属性值，则PLME-SET.confirm原语中的状态值为SUCCESS 。

 

 

PLME-SET.request 原语 请求PLME设置或者改变PIB属性的值。如果在数据库中找不到PLME-SET.request原语中的PIB属性，则PLME-SET.confirm原语中的状态值为UNSUPPORTED_ATTRIBUTE，如果PLME-SET.request原语中的PIB属性值超出了有效范围，则PLME-SET.confirm原语中的状态值为INVALID_PARAMETER。如果成功设置了PIB属性值，则PLME-SET.confirm原语中的状态值为SUCCESS 。

 

 

所谓直接寻址，是指数据包发送时，需要指定数据包的目的地址值。这里的目的地址值分为2种：
1）64-bit地址，又称为MAC地址或IEEE地址。
每个ZigBee节点都应该有全球唯一的64位IEEE地址。这个地址需要向IEEE组织申请才能使用。通信时，将待发送的数据包的目的地址设为此64位IEEE地址，从而实现数据包的正确投递。
2）16-bit地址，即网络地址，或称为短地址。当一个ZigBee网络形成后，ZigBee网络内的每个节点，都会分配到一个16位的网络地址。通信时，将待发送的数据包的目的地址设为此16位网络地址。

而间接寻址，是使用本地绑定表（local binding table）的方式。协调器或者数据包发送方会保存这个绑定表，而这个绑定表能保存多个目的地。当需要传输数据包时，通过查询绑定表进行投递。