《无线短距离通信技术开发项目教程（第2版）》 课件汇 张玲丽 1 认识ZigBee技术-6 基于CC2530的按键控制LED灯的控制

1.认识ZigBee技术一、无线网络数据传输协议对比二、ZigBee技术的定义及特点三、ZigBee设备类型四、ZigBee网络的拓扑结构和路由教学内容五、高可靠性的无线网络六、ZigBee的应用一、无线网络数据传输协议对比

现在比较流行的无线网络数据传输协议有WiFi™、WirelessUSB、Bluetooth™、Cellular等，不同的协议都有各自的应用领域，因此，选择网络协议时，要根据不同的应用来选择某一种特定的协议。那么，ZigBee协议与上述协议有什么关系呢，ZigBee协议的优点在哪里呢，ZigBee协议主要用在哪些应用领域呢？

各种无线数据传输协议对比图如图所示。

一、无线网络数据传输协议对比

一、无线网络数据协议对比ZigBee、蓝牙以及IEEE802.11b标准都是工作在2.4GHz频段的无线通信标准，下面将ZigBee与蓝牙、IEEE802.11b标准进行简要的比较，帮助读者快速的了解ZigBee与现有的既定标准的优点。蓝牙数据传输速率小于3Mbps，典型数据传输距离为2~10米，蓝牙技术的典型应用是在两部手机之间进行小量数据的传输。一、无线网络数据传输协议对比IEEE802.11b最高数据传输速率可达11Mbps，典型数据传输距离在30~100米，IEEE802.11b技术提供了一种Internet的无线接入技术，如很多笔记本电脑可以使用自带的WiFi功能实现上网。ZigBee协议可以理解为一种短距离无线传感器网络与控制协议，主要用于传输控制信息，数据量相对来说比较小，特别适用于电池供电的系统。此外，相对于上述两种标准，ZigBee协议更容易实现（或者说实现成本较低）。一、无线网络数据传输协议对比

物联网:（InternetofThings，缩写IOT）是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。

二、ZigBee技术的定义及特点无线传感器网络:（WirelessSensorNetwork,WSN）是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络所有者的。

二、ZigBee技术的定义及特点什么是ZigBee

ZigBee是一种标准，该标准定义了短距离、低数据传输速率无线通信所需要的一系列通信协议。基于ZigBee的无线网络所使用的工作频段为868MHz、915MHz和2.4GHz，最大数据传输速率为250kbps。下面通过一个具体的例子向读者展示一下zigbee的具体应用。在病人监控系统中，病人的血压可以通过特定的传感器检测，因此，可以将血压传感器和ZigBee设备相连，ZigBee设备定期检测病人的血压，将血压数据以无线的方式发送到服务器，服务器可以将数据传输到医生的电脑上，医生就可以根据病人的血压数据进行恰当的诊断。

ZigBee定义ZigBee技术是一种应用于短距离范围内，低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术。ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳Zigzag形状的舞蹈来通知发现的新食物源的位置、距离和方向等信息，以此作为新一代无线通讯技术的名称。ZigBee过去又称为“HomeRFLite”、“RF-EasyLink”或“FireFly”无线电技术，目前统一称为ZigBee技术。ZigBee的特点

低功耗是ZigBee技术最具优势的地方。在通信状态，ZigBee终端耗电在几十mW左右，在省电模式下，耗电仅仅几十uW,一节干电池可以工作几个月到1年。ZigBee的特点---低功耗工作模式情况下，ZigBee技术传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短，其次在非工作模式时，ZigBee节点处于休眠模式。设备搜索时延一般为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得ZigBee节点非常省电，ZigBee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右。同时，由于电池时间取决于很多因素，例如：电池种类、容量和应用场合，ZigBee技术在协议上对电池使用也作了优化。对于典型应用，碱性电池可以使用数年，对于某些工作时间和总时间（工作时间+休眠时间）之比小于1%的情况，电池的寿命甚至可以超过10年。ZigBee的特点---可靠性高ZigBee的媒体接入控制层（MAC层）采用talk-when-ready的碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时则立刻传送，发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息，并进行确认信息回复，若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。同时ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。ZigBee的特点---高度扩充性一个ZigBee的网路最多包括有255个ZigBee网路节点，其中一个是Master设备，其余则是Slave设备。若是透过NetworkCoordinator则整体网路最多可达到65536个ZigBee网路节点，再加上各个NetworkCoordinator可互相连接，整体ZigBee网路节点数目将十分可观。三、ZigBee设备类型ZigBee规范定义了三种类型的设备，每种都有自己的功能要求：ZigBee协调器(Coordinator)是启动和配置网络的一种设备,其可以保持间接寻址用的绑定表格，支持关联，同时还能设计信任中心和执行其它活动。协调器还要负责网络正常工作以及保持同网络其它设备的通信。一个ZigBee网络只允许有一个ZigBee协调器。ZigBee路由器(Router)是一种支持关联的设备，能够将消息转发到其它设备。ZigBee终端设备（Enddevices）可以执行它的相关功能，并使用ZigBee网络到达其它需要与其通信的设备。它的存储器容量要求最少。另一种设备分类方法根据节点的不同角色，可分为全功能设备（Full-FunctionDevice；FFD）与半(精简)功能设备（Reduced-FunctionDevice；RFD）。其中全功能设备可作为协调器、路由器和终端设备，而半功能设备只能用于终端设备。或者说，一个全功能设备可与多个RFD设备或多个其它FFD设备通信，而一个半功能设备只能与一个FFD通信。相较于FFD，RFD的电路较为简单且存储体容量较小。FFD的节点具备控制器（Controller）的功能，能够提供数据交换，而RFD则只能传送数据给FFD或从FFD接收数据。每个网络中都有唯一的一个协调器，它相当于现在有线局域网中的服务器，具有对本网络的管理能力。网络协调器全功能设备(FFD,Router):可以支持任何一种拓扑结构，可以作为网络协商者和普通协商者，并且可以和任何一种设备进行通信精简功能设备(RFD):不能成为任何协商者，可以和网络协商者进行通信，实现简单。ZigBee网络设备类型四、ZigBee网络拓扑结构---星状星状在星状网络中，所有的节点只能与协调器进行通信，相互之间的通信是禁止的。星形拓扑具有组网简单、成本低；但网络覆盖范围小，一旦中心节点发生故障，所有与中心节点连接的传感器节点与网络中心的通信都将中断，星形拓扑组网时，电池使用寿命较长。四、ZigBee网络拓扑结构---网状网状拓扑组网可靠性高、覆盖范围大的优点，但电波使用寿命短、管理复杂。网状型四、ZigBee网络拓扑结构---簇状簇状型树簇形拓扑综合了以上两种拓扑的特点，相对讲会使ZigBee网络灵活、高效。ZigBee联盟制订可以采用星形和网状拓扑，也允许两者的组合，称为丛集树状。路由在路由选择和路由维护时，ZigBee的路由算法使用了路由成本的度量方法来比较路由的好坏。成本，即众所周知的链路成本，与路由中的每一个链路相关，组成路由的链路成本之和为路由成本。ZigBee路由和协调器需要对路由表进行维护。ZigBee路由和协调器也可保存一定数量的入口，仅仅在路由维护时使用这些入口，或者在耗尽所有其它的路由容量的情况下使用这些入口。路由选择是在网络中的设备相互合作条件下选择，并建立路由的一个流程，该流程通常与特定的源地址和目的地址相对应。路由选择包括如下的一个流程：①路由搜索的初始化。②接收路由请求命令帧。③接收路由应答命令帧。MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过多级跳的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能。五、高可靠性的无线网络Mesh是一种特殊的、按接力方式传输的点对点的网络结构，其路由可自动建立和维护。通过以上ZigBeeMesh结构图可以得知，一个ZigBee网络只有一个网络协调器，但可以有若干个路由器。协调器负责整个网络的建网，同时它也可作为与其它类型网络的通讯节点（网关）。构成协调器和路由器的器件必须是全功能器件（FFD），而构成终端设备的器件可以是全功能器件，也可是简约功能器件（RFD).五、高可靠性的无线网络通信可靠机制■ZigBee采用了CSMA-CA的碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；明晰的信道检测■MAC层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接受方的确认信息。网络的自组织自语能力强■ZigBee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连结关系，组成结构化的网络；■ZigBee自愈功能：增加或者删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应的调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能正常工作。五、高可靠性的无线网络五、高可靠性的无线网络六、ZigBee技术的应用领域

ZigBee技术是基于小型无线网络而开发的通信协议标准，尤其是伴随ZigBee2007协议的逐渐成熟，ZigBee技术在智能家居和商业楼宇自动化方面有较大的应用前景。ZigBee技术的出现弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，总体而言，在以下应用场合可以考虑采用ZigBee技术：需要进行数据采集和控制的节点较多；应用对数据传输速率和成本要求不高；设备需要电池供电几个月的时间，且设备体积较小；野外布置网络节点，进行简单的数据传输。

ZigBee的应用ZigBee应用条件低功耗低成本较低的报文吞吐率需要支持大型网络接点的数量级对通信服务质量QoS要求不高（甚至无QoS）需要可选择的安全等级（采用AES-128）加密发送鉴别报文的完整性需要多方面的较复杂的网络拓扑结构应用要求高的网络自组织、自恢复能力ZigBee应用场合低速无线设备·

TV·

VCR·

DVD·

CD

·

鼠标·

键盘·

操作杆

·

保安·

HVAC·

照明·

门禁

·

玩具·

游戏器具

·

监视·

诊断·

传感器·

监视·

传感器·

自动化·控制工业、农业和商业消费电子PC机的外围设备家庭自动化玩具和游戏个人健康监护ZigBee应用实例结合ZigBee和GPRS的无线数据传输网络ZigBee应用实例基于ZigBee的油田油井遥测遥控无线通信ZigBee应用实例ZigBee技术在石油石化行业的应用液化天然气罐远程监控汽油管线的腐蚀监测润滑油供应链汽油管线侵入者监测液化天然气容器跟踪ZigBee的应用ZigBee应用实例ZigBee技术在石油石化行业的应用游船引擎震动监控油罐车驾驶员安全措施化工产品铁路槽车的远程信息处理ZigBee应用实例基于ZigBee技术的管道监测无线数据传输网络ZigBee应用实例ZigBee智能交通控制系统无线通信方案ZIGBEE无线通信的交通信号控制系统-交通路口控制通信ZigBee应用实例ZIGBEE无线通信的交通信号控制系统-交通路口控制通信ZigBee智能交通控制系统无线通信方案ZigBee应用实例基于ZigBee技术的无线三表远程抄表系统采用MESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性。每幢单元楼设置一个ZigBee远端节点，一个小区设置一个ZigBee中心节点，ZigBee中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到集抄中心。ZigBee应用实例基于ZigBee技术的无线三表远程抄表系统ZigBee的现状和发展前景ZigBee的市场预测ZigBee的现状和发展前景ZigBee的市场现状以及前景ZigBee的现状和发展前景ZigBee的前景尽管ZigBee在出现伊始就以其低功耗，数据传输可靠，网络容量大，安全可靠以及低成本等一系列令业界欢欣鼓舞的面貌示人，然而这种主要用于室内的无线网络通信技术却并没有太多的机会来让其所具有的种种优点物尽其用。不久前，市场调研公司In-Stat发布的一份报告就指出，目前，ZigBee的开发以大厦自动化设备、产业、医疗及家庭自动化等领域为目标。尤其在自动仪表领域，ZigBee拥有很高的关注度。In-Stat预测，支持ZigBee及IEEE802.15.4的芯片组的合计供货量到2011年将从06年的500万个增至1亿2,000万个。但在家电市场，由于竞争技术较多，ZigBee得以普及的可能性很低，发展前景难以预料。ZigBee的现状和发展前景ZigBee联盟会员CompXs

总结自从Bluetooth出现以后，曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已，但是Bluetooth的售价一直居高不下，影响了这些厂商的使用意愿。

ZigBee作为一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，有效弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，其成功的关键在于丰富而便捷的应用，而不是技术本身。随着正式版本协议的公布，更多的注意力和研发力量将转到应用的设计和实现、互联互通测试和市场推广等方面。我们有理由相信在不远的将来，将有越来越多的内置式。对于大量的节点，怎样合理调度使得最后产生的路由路径合理有效，都是需要研究的方向。全网跳频技术，抗干扰技术等都是需要探讨的。主讲：张玲丽2.ZigBee无线传感网入门一、ZigBee信道二、网络PANID三、IEEE物理地址单击此处添加标题标题IEEE802.15.4/ZigBee工作在工业科学医疗(ISM)频段，定义了两个工作频段，即2.4GHz频段和868/915MHz频段。在IEEE802.15.4中，总共分配了27个具有3种速率的信道：在2.4GHz频段有16个速率为250kb/s的信道，在915MHz频段有10个40kb/s的信道，在868MHz频段有1个20kb/s的信道。这些信道的中心频率按如下定义(k为信道数)：

Fc=868.3MHz，(k=0)

Fc=906MHz+2(k-1)MHz，(k=1，2……10)

Fc=2405MHz+5(k-11)MHz，(k=11，12……26)一个IEEE802.15.4可以根据ISM频段、可用性、拥挤状况和数据速率在27个信道中选择一个工作信道。从能量和成本效率来看，不同的数据速率能为不同的应用提供较好的选择。一、ZigBee信道ZigBee的频带和数据传输率ZigBee的物理信道ZigBee信道

2.4GHz的射频频段被分为16个独立的信道。每一个设备都有一个DEFAULT_CHANLIST的默认信道集。协调器扫描自己的默认信道集并选择一个信道上噪声最小的信道作为自己所建网络的信道。终端节点和路由节点也要扫描默认信道集并选择一个信道上已经存在的网络加入。二、网络PANIDPANID的出现一般是伴随在确定信道以后的。PANID其全称是PersonalAreaNetworkID，网络的ID(即网络标识符)，是针对一个或多个应用的网络，用于区分不同的ZigBee网络，一般是mesh或者clustertree两种拓扑结构之一。所有节点的PANID唯一，一个网络只有一个PANID，它是由PAN协调器生成的，PANID是可选配置项，用来控制ZigBee路由器和终端节点要加入那个网络。PANIDZigBee协议使用一个16位的个域网标志符（PANID）来标识一个网络。ZStack允许用两种方式配置PANID，当ZDAPP_CONFIG_PAN_ID值不设置为0xFFFF时，那么设备建立或加入网络的PANID由ZDAPP_CONFIG_PAN_ID指定；如果设置ZDAPP_CONFIG_PAN_ID为0xFFFF，那么设备就将建立或加入一个“最优”的网络。PANID文件f8wConfg.cfg中的ZDO_CONFIG_PAN_ID参数可以设置为一个0~0x3FFF之间的一个值。协调器使用这个值，作为它要启动的网络的PANID。而对于路由器节点和终端节点来说只要加入一个已经用这个参数配置了PANID的网络。如果要关闭这个功能，只要将这个参数设置为0xFFFF。要更进一步控制加入过程，需要修改ZDApp.c文件中的ZDO_NetworkDiscoveryConfirmCB函数。当然了，如果ZDAPP_CONFIG_PAN_ID被定义为0xFFFF，那么协调器将根据自身的IEEE地址建立一个随机的PANID（0～0x3FFF）。三、IEEE物理地址每个ZigBee设备都有一个64位的IEEE长地址，即MAC地址。物理地址是在出厂时候初始化的。它是全球唯一的。当一个zigbee节点加入网络时候，它的IEEE地址不能与网络中现有节点的IEEE地址冲突且不能为0xFFFFFFFFFFFFFFFF。我们刚买到的调和上的IEEE地址应该是全部的F,我们可以通过TI的软件SmartRF

Flash

Programmer重新写入一个IEEE地址，这就像我们的PC上的物理地地类似，在全球范围内物理地址是唯一的。四、网络地址网络地址也称短地址，通常用16位的短地址来标识自身和识别对方，对于协调器来说，短地址始终为0x0000，对于路由器和节点来说，短地址由其所在网络中的协调器分配。一般发送消息，使用物理地址和网络地址都可以发送，但最好用网络地址，使用物理地址可能会出现问题。采用16bit网络地址可以降低功耗问题。如果采用64bit

IEEE地址发送数据,首先其数据发送的最佳路径难以求得，势必会增加多次发送的功耗

其二

如果该数据接收设备离开网络（当机），发送之时也就不知道。

采用网络地址发送数据,可以采用路由算法找到最佳路径

减其功耗。主讲：张老师3.ZigBee协议和协议栈主讲：张老师ZigBee堆栈是在IEEE802.15.4标准基础上建立的，从下往上依次是物理层，MAC层，网络/安全层，应用支持子层，应用层。一、ZigBee体系结构

物理层MAC层网络层安全层应用层应用支持子层ZigBee联盟IEEE802.15.4用户硬件实现ZigBee平台通信栈应用层ZigBee协议层作用物理层MAC层网络/安全层支持/应用层物理层是协议的最底层，承付着和外界直接作用的任务。主要目的：控制RF收发器工作。负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束确认模式的数据传送和接收。建立新网络，保证数据的传输。对数据进行加密，保证数据的完整性。应用支持层根据服务和需求使多个器件之间进行通信。应用层主要根据具体应用由用户开发。协议栈各层功能介绍PHY定义zigbee设备的工作频段2.4Ghz。MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。SAP是为某一特定层提供的服务与上层之间的接口。ZigBee的不同层与MAC就是通过服务接入点(SAP)进行连接。应用层由用户开发提供功能服务函数。安全服务提供层提供信息安全加锁服务。协议栈核心—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、路由查找以及传送数据等功能，支持星形（Star）、树形（Cluster-Tree）、网格（Mesh）等多种拓扑结构。二、ZigBee协议栈软件层次ZigBee协议栈包括IEEE802.15.4的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。ZigBee堆栈的大多数层有两个接口：数据实体接口管理实体接口数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接。ZigBee协议栈软件层次物理层：负责将数据通过发射天线发送出去及从天线接收数据。介质访问控制层：提供点对点数据的确认及一些用于网络发现和形成的命令。网络层：主要是对网型网络的支持，如在全网范围内发送广播包，为单播数据包选择路由，确保数据包能够可靠的从一个节点发送到另一个节点，此外，网络层还具有安全特性，用户可以自行选择所需要的安全策略。应用程序支持子层:提供一些API函数供用户调用，此外，绑定表也是存储在应用程序支持子层。

各层之间进行数据传送是通过服务接入点来实现的。有两种类型的服务接入点：一种用于数据传输的服务接入点，另一种是用于管理的服务接入点。AcronymsandAbbreviations缩略语AES

AdvancedEncryptionStandard

AF

ApplicationFramework

AFDE

AFsub-layerDataEntity

AFME

AFsub-layerManagementEntity

API

ApplicationProgrammingInterface

APS

ApplicationSupportsub-layer

BOS

BasicOperatingSystem

BPSKBipolarPhase-ShiftKeying

DSSSDirect-Sequence-Spread-SpectrumAcronymsandAbbreviations缩略语

HCL

HomeControls-Lighting

MACMediaAccessControl

NWK

Networklayer

OEMOriginalEquipmentManufacturer

PAN

PersonalAreaNetwork

PDU

ProtocolDataUnit

RF

RadioFrequency

SAP

ServiceAccessPoint

ZDO

ZigBeeDeviceObjects

ZDP

ZigBeeDeviceProfileZigBee网络术语属性(Attribute)Attribute是一个反映物理数量或状态的数据实体，比如开关值（On/Off）,温度值、百分比等，通过命令可以传递给其他设备。簇(Cluster)Cluster是使用属性的命令结构体中的一个或多个属性的容器。终端(EndPoint)EndPoint是协议栈应用层的入口，它是为实现一个设备描述而定义的一组群集。每个ZigBee设备可以最多支持240这样的端点，这也意味着在每个设备上可以定义240个应用对象。端点0被保留用于与ZDO接口而端点255被保留用于广播，端点241-254则被保留用于将来做扩展使用。ZigBee网络术语设备描述(DeviceDescription)DeviceDescription是指一个大型目标应用的一部分，包括一个或多个群集，并且指定群集(簇)是输入还是输出。配置文件(Profile)Profile可以理解为共同促成交互式应用的多个设备描述项的集合。ZigBee联盟已经定义了部分标准的配置文件，比如远程控制开关配置文件和光传感器配置文件等。用户也可以创建自己的配置文件然后递交ZigBee联盟测试、审核批准。不同术语之间的关系配置文件定义了属性ID与簇ID，使之看起来就像设备的某种特性。以家庭智能控制系统为例，灯配置文件设定了远程控制设备的簇OnOffDRC含有一种属性OnOff，且该属性为无符号８位值，值OXFF意味着”开”，OXFF为关，OXF0则为无效。通常，配置文件也为设备定义了，哪些簇是强制托管的，哪些簇是可选择的。另外，配置文件还定义了一些可选择的ZigBee协议托管服务。基于簇及配置所定义的服务，用户可使用配置文件中定义的属性编写所需的函数。改写自己的程序代码。因此，配置文件使得ZigBee设备可以互操作。任何遵循某一标准配置文件的节点都可以与其他实现相同配置文件的节点进行互操作。也就是说，在使用同一标准配置文件进行设计的基础上，即使生产开关的厂家与生产控制器的厂家不同，他们生产的产品仍可实现协同操作。不同术语之间的关系以家庭智能系统中的灯光控制为例，灯配置文件定义了6个设备，协议栈通过带有以下信息的报头文件对此配置提供支持：配置（profile）ID,设备ID及版本，簇ID，属性ID，属性数据类型。图中给出了两种设备（相当于两个节点）．每种设备各有一个终端（当然可以有多个终端，终端1-终端240）．负荷切换控制器的终端中仅有一个输入簇，而远程转换控制终端则有两个簇，且分别为一个输入一个输出．数据的传输基于簇而进行．设备描述(DeviceDescription)DeviceDescription是指一个大型目标应用的一部分，包括一个或多个群集，并且指定群集(簇)是输入还是输出。配置文件(Profile)Profile可以理解为共同促成交互式应用的多个设备描述项的集合。ZigBee联盟已经定义了部分标准的配置文件，比如远程控制开关配置文件和光传感器配置文件等。用户也可以创建自己的配置文件然后递交ZigBee联盟测试、审核批准。不同术语之间的关系一个终端中的输出簇要能够控制另外一个端点中的输入簇必须要求这两个簇具有相同的簇标识符(ClustcrID)。ZigBee网络术语寻址(Addressing)在Zigbee中，数据包可以单点传送（unicast），多点传送（multicast）或者广播传送（broadcast）。ZigBee网络术语绑定(Binding)ZigBee定义了一个称为端点绑定的特殊过程。绑定即在源节点的某个端点（EndPoint）和目标节点的某个端点之间创建一条逻辑链路。绑定允许应用程序发送一个数据包而不需要知道目标地址。APS层从它的绑定表中确定目标地址，然后将数据继续向目标应用或者目标组发送。ZigBee协议栈开发基本思路用户对ZigBee无线网络的开发就简化为应用层的C语言开发，用户不需要深入研究复杂的ZigBee协议栈；ZigBee无线传感网络中数据采集，只需用户在应用层中加入传感器的读取函数即可；如果考虑到节能，可以根据数据采集周期进行定时，定时时间到就唤醒ZigBee的终端节点，终端节点醒来后，自动采集传感器数据，然后将数据发送给路由器或者直接发送组协调器。Z-Stack的安装可以从TI的官网上免费下载到相关版本的协议栈安装源码包。注意Z-Stack安装文件只能在Window2000或WindowsXP上安装。装文件需要用到Microsoft.NETFramework工具Z-Stack协议栈软件层次APP用户应用程序目录HAL硬件接口层目录MAC、NWK底层封装目录(无源码)MT串口操作工具目录OSAL操作系统抽象层目录ZMAIN协议栈入口目录ZDO设备对象层管理代码目录TOOL工程配置文件目录(信道、PANID)等Z-Stack协议栈软件层次整个Z-Stack采用分层的软件结构，硬件抽象层（HAL）提供各种硬件模块的驱动，包括定时器Timer，通用I/O口GPIO，通用异步收发传输器UART，模数转换ADC的应用程序接口API，提供各种服务的扩展集。操作系统抽象层OSAL实现了一个易用的操作系统平台，通过时间片轮转函数实现任务调度，提供多任务处理机制。用户可以调用OSAL提供的相关API进行多任务编程，将自己的应用程序作为一个独立的任务来实现。4.实验系统硬件介绍一、ZigBee芯片方案二、CC2530简介三、ZigBee节点系统结构四、ZigBee节点系统工作流程标题五、ZigBee节点硬件介绍目前ZigBee的实现方案主要有三种：1.

MCU和RF收发器分离的双芯片方案如：TICC2420+MSP430、FREESCLAEMC13XX+GT60、MICROCHIP、MJ2440+PICMCU2.集成RF和MCU的单芯片SOC方案如：TICC2430/CC2431、STSTM32W108、FREESCALEMC1321X、EM250。3.

ZigBee协处理器和MCU的双芯片方案如：JENNICSOC+EEPROM、EMBER260+MCU在主要的Zigbee芯片提供商中，德州仪器(TI)的Zigbee产品线覆盖了以上三种方案，飞思卡尔、ST、Ember、Jennic可以提供单芯片方案，Atmel、Microchip等其它厂商大都提供MCU和RF收发器分离的双芯片方案。一、ZigBee芯片方案

CC2530是用于2.4-GHzIEEE802.15.4、

ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上

系统（SoC）解决方案。

这种解决方案能够提高性能并满足以

ZigBee为基础的2.4GHzISM波段应用，

及对低成本，低功耗的要求。

它结合一个高性能2.4GHzDSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。

CC2530F256结合了德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee协议栈（Z-Stack™），提供了一个强大和完整的ZigBee解决方案。二、CC2530简介CC2530硬件资源介绍微控制器高性能和低功耗的增强型8051微控制器内核；

32/64/128/256KB系统可编程闪存、支持硬件调试；8KBRAM外设接口

21个可配置通用IO引脚；

2个同步串口；

1个看门狗定时器；

5通道DMA传输；

1个IEEE802.15.4标准MAC定时器和3个通用定时器；

1个32MHz睡眠定时器；

1数字接收信号强度指示RSSI/LQI支持；

8通道12位AD模数转换器，可配分辨率，内置电压、温度传感器检测；

1个AES安全加密协处理器；三、ZigBee节点系统结构本套系统根据不同的情况可以由一台计算机，一套网关，一个或多个网络节点组成。系统大小只受PC软件观测数量，路由深度，网络最大负载量限制。

该ZigBee节点实验平台内配置ZigBee2007/PRO协议栈在没有进行网络拓补修改之前支持5级路由，31101个网络节点。四、感知RF2实验箱-WSN系统工作流程本基于ZigBee2007/PRO协议栈无线网络，在网络设备安装过程，架设过程中自动完成。完成网络的架设后用户便可以由PC机发出命令读取网络中任何设备上挂接的传感器的数据，以及测试其电压，简单的工作流程描述如图所示。①、zigbee节点*2芯片：TICC2530F256尺寸：36.5*27.8mm接口：标准2.45排针接口天线：SMA天线，空旷传输距离200m五、套件硬件介绍①、zigbee节点*2功能特点：底板尺寸：7*5cm串口通讯：自带USB转串口功能（CP2102）供电方式：方口USB、DC2.1电源座（5V）、7号锂电池（3.7V）功能接口：

Debug接口，兼容TI标准仿真工具，引出所有IO口功能按键：1个复位，2个普通按键LED指示：电源指示灯、组网指示灯和普通LED五、套件硬件介绍②、下载器SmartRF04EB功能特点：尺寸:4.7*2.3cm，标准USB接口，直接使用支持仿真器直接供电支持IAR在线调试、程序下载、SmartRFSTUDIO和packetsniffer协议分析功能支持TIzigbee系列芯片，如：CC111x/CC243x/CC253x/CC251x五、套件硬件介绍③、传感器模块五、套件硬件介绍IAR工程的编辑与修改在单片机开发过程中，经常遇到模块化复用问题，这时模块化编程将大大加快产品的开发进度，此外，TI公司推出的ZigBee协议栈也是以模块化编程为基础进行的设计，学好模块化编程对于产品的开发及ZigBee协议栈的学习都有较大的帮助作用，下面对模块化编程进行简要的讲解。模块化编程分析与设计的基本理论如下：在理想的模块下编程中，各个模块可以看成是一个个的黑盒子，只需要注意模块提供的功能，不需要关心具体实现该功能的策略和方法，即提供的是机制而不是策略，机制即功能，策略即方法。好比用户买了一部iPhone,只需要会用它提供的各种功能即可，至于各种功能是如何实现的，用户不需要关心。模块化编程技巧在大型程序开发中，一个程序由不同的模块组成，可能不同的模块会由不同的人员负责。载编写某个模块的时候，很可能需要调用别人写好的模块的接口。这个时候关心的是：其他模块提供了什么样的接口，应该如何去调用，至于模块内部是如何实现的，对于调用者而言，无须过多关注。模块对外提供的只是接口，把不需要的细节尽可能对外屏蔽起来，正是采用模块化程序设计所需要注意的地方。模块化编程技巧一个模块包含两个文件：一个是“.h”文件（又称为头文件）：另一个是“.c”文件。“.h”文件可以理解为一份接口描述文件，其文件内部一般不包含任何实质性的函数代码，可以把这个头文件理解成为一份书面说明书，其内容就是这个模块对外提供的接口函数或接口变量。此外，该文件也可以包含一些很重要的宏定义（如前文中Led1_On()）以及一些数据结构的信息，离开了这些信息，该模块提供的接口函数或接口变量很可能就无法正常使用。模块化编程技巧头文件的基本构成原则是：不该让外界知道的信息就不应该出现在头文件里，而供外界调用的模块内接口函数或接口变量所必需的信息就一定要出现在头文件里，否则，外界就无法正确地调用该模块提供的功能。当外部函数或者文件调用该模块提供的接口函数或变量时，就必须包含该模块提供的这个接口描述文件——“.h”文件（头文件）。同时，该模块的“.c”文件也需要包含这个模块头文件(因为它包含了模块源文件中所需要的宏定义或数据结构等信息)。通常，头文件的名字应该与源文件的名字保持一致，这样便可以清晰地知道哪个头文件是对哪个源文件的描述。“.c”文件主要功能是对“.h”文件中声明的外部函数进行具体的实现，对具体实现方式没有特殊规定，只要能实现其函数的功能即可。模块化编程技巧主讲：张老师基于CC2530的按键控制LED灯的实践本例中让用户掌握按键应用这一常用人机交互方法，本次使用按键LED灯的开关。按下“SW2”键切换ZigBee模块左边LED灯开关，实验中操作了的寄存器有P0，P0DIR，没有设置而是取默认值的寄存器有：P0SEL，P0INP，各寄存器的设置分别如下表6-1、6-2、6-3、6-4所示。一、实验原理位号位名复位值操作性功能描述7:0P0[7:0]0x00读/写P0端口普通功能寄存器，可位寻址表6-1P0（P0口寄存器）一、实验原理P0SEL（P1SEL相同）：各个I/O口的功能选择，0为普通I/O功能，1为外设功能

表6-3P0SEL（P0功能选择寄存器）位号位名复位值操作性功能描述7SELP0_70读/写P0_7功能：0普通I/O，1外设功能6SELP0_60读/写P0_6功能：0普通I/O，1外设功能5SELP0_50读/写P0_5功能：0普通I/O，1外设功能4SELP0_40读/写P0_4功能：0普通I/O，1外设功能3SELP0_30读/写P0_3功能：0普通I/O，1外设功能2SELP0_20读/写P0_2功能：0普通I/O，1外设功能1SELP0_10读/写P0_1功能：0普通I/O，1外设功能0SELP0_00读/写P0_0功能：0普通I/O，1外设功能一、实验原理表-2P0DIR（P0方向寄存器）位号位名复位值操作性功能描述7DIRP0_70读/写P0_7方向：0输入，1输出6DIRP0_60读/写P0_6方向：0输入，1输出5DIRP0_50读/写P0_5方向：0输入，1输出4DIRP0_40读/写P0_4方向：0输入，1输出3DIRP0_30读/写P0_3方向：0输入，1输出2DIRP0_20读/写P0_2方向：0输入，1输出1DIRP0_10读/写P0_1方向：0输入，1输出0DIRP0_00读/写P0_0方向：0输入，1输出一、实验原理表6-4P0INP（P0输入模式寄存器）位号位名复位值操作性功能描述7MDP0_70读/写P0_7输入模式：0上拉/下拉，1三态6MDP0_60读/写P0_6输入模式：0上拉/下拉，1三态5MDP0_50读/写P0_5输入模式：0上拉/下拉，1三态4MDP0_40读/写P0_4输入模式：0上拉/下拉，1三态3MDP0_30读/写P0_3输入模式：0上拉/下拉，1三态2MDP0_20读/写P0_2输入模式：0上拉/下拉，1三态1MDP0_10读/写P0_1输入模式：0上拉/下拉，1三态0MDP0_00读/写P0_0输入模式：0上拉/下拉，1三态一、实验原理总结CC2530一共有21个通用IO口，分为三组：P0、P1、P2，（P0，P1各8个，P2组5个（P2_0~P2_4）），都可以作为普通IO或对应的片上外设控制。而这些通用IO口是作为普通IO口还是片上外设是通过配置寄存器PxSEL（x=0,1,2即P0