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【深度分析Zigbee】第四讲:Zigbee网络中的三种设备类型详解

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发表于 2013-9-10 18:41:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
Zigbee网络中,一共有3种设备类型:协调器、路由、终端。如果我们打开Zstack协议栈的SampleLight工程(位于:X:\Texas Instruments\ZStack-CC2530-2.5.0\Projects\zstack\HomeAutomation\SampleLight\CC2530DB),在Workspace的下拉菜单中分别可以看到CoordinatorEBRouterEBEndeviceEB,分别对应着上面提到的三种不同的设备类型,那么这3种设备在ZIgbee网络中究竟起着什么样的作用呢?

1.jpg


首先最为关键的就是协调器了,它是每个独立的Zigbee网络中的第一个设备,也是唯一一个协调器设备,只所以这么说是因为协调器最为重要的一项工作就是组建网络。那么在组建网络的过程中,协调器都做了哪些工作呢?在这里我们要特别关注协议栈里的一个文件f8wConfig.cfg,这个文件主要涉及到协议栈一些关键参数的配置,大家可以看下这个文件的内容,一些关键的地方我们后面会逐渐讲到。



f8wConfig.cfg中,可以找到这样的语句:-DDEFAULT_CHANLIST=0x00000800  // 11 - 0x0B,从字面意思不难理解DEFAULT_CHANLIST是指默认信道的意思,Zstack默认的采用信道11。那么信道110x00000800有什么关系呢?我们把0x800写成二进制的形式:1000 0000 0000,这里的每一位都代表一个信道的开关,最右端代表的是0信道。聪明的朋友很自然就会问:如果我使用1112两个信道,DEFAULT_CHANLIST是不是就应该配置成0x00001800。对的,You got itf8wConfig.cfg中还有一个跟网络组建息息相关的参数:-DZDAPP_CONFIG_PAN_ID=0xFFFFZDAPP_CONFIG_PAN_ID是用于配置默认的网络标号(NETWORK ID),这里的NETWORK ID是用于区分不同网络设备的标识,和我们计算机局域网中网关类似。每个局域网中的设备只能和本网络中的计算机通信,也就是同一网关的计算机才可以相互通信。Zstack默认的ZDAPP_CONFIG_PAN_ID设置为0XFFFF,这并不是说设备会将FFFF作为自己的NETWORK ID,而是说协调器会随机生成一个16位的NETWORK ID。假如我们将ZDAPP_CONFIG_PAN_ID配置为0X1234,那么协调器会“优先考虑”将1234作为自己的NETWORK ID



协调器在通电之后,会进行信道扫描,以便查找附近是否还有别的Zigbee网络。如果协调器发现在同一信道中(即11信道)有别的Zigbee网络存在,那么协调器会检查对方的NETWORK ID和自己ZDAPP_CONFIG_PAN_ID所配置的NETWORK ID是否冲突。假设网络A已经存在,它的NETWORK ID0X1234,,协调器B在通电之后想要组建网络B,它和网络A使用同一个信道,默认的ZDAPP_CONFIG_PAN_ID配置为0X1234。协调器B在检测到网络A的存在并获知ANETWORK ID和自己默认的NETWORK ID一样,便会放弃0X1234,转而考虑0X1235。在发现0X1235并未被周围的网络所占用后,协调器B便以0X1235作为自己的网络标识,组建新的zigbee网络。协调器的这一特性也注定了在一个网络之中有且只有一个协调器。



协调器在组建完成网络之后便和普通的路由器没有区别了,那么路由器又有哪些特点呢?提到路由器大家自然而然会想到家里所使用的WIFI路由器,但是zigbee的路由器却与之不同。在zigbee网络中,路由器起着非常关键的作用。Zigbee自组织、自修复、拓扑网络结构等等无一不是通过路由来实现的,可以说,路由是zigbee的灵魂。在协调器完成网络组建之后,我们再为一个路由通电,路由的ZDAPP_CONFIG_PAN_ID被配置为0X1235,在这种情况下,该路由只能加入到NETWORK ID0X1235的网络中。即便是网络中只存在NETWORK ID0X1234A网络的设备,该路由也不会加入到A网络中,它将一直处于网络搜寻状态,直到找到NETWORK ID0X1235的路由设备并加入到改网络中。在这里有一个大家经常遇到的问题:假如网络B中已经有了NETWORK ID0X1235的一个路由和一个协调器,它们肯定是可以直接通信的,如果我把协调器关闭再打开,等它再次组建好网络之后却发现协调器和路由不能通信了,这是为何?我们知道,协调器再次上电之后还是要组建网络的,当它搜寻周围网络环境发现了NETWORK ID0X1235的路由,那么它意识到存在NETWORK ID0X1235的网络,那么它将不会使用0X1235作为NETWORK ID,很可能它组建了NETWORK ID0X1236的新网络C,因此它也就不能和NETWORK ID0X1235的路由通信了。



终端设备是Zigbee实现低功耗的核心,它的入网过程和路由是一样的,和协调器、路由不一样,终端并不是时刻都处在接收状态的,大部分情况下,它都将处于IDLE或者低功耗休眠模式。它会定时同自己的父节点进行通信,询问是否有发给自己的消息,这个过程被形象地成为“心跳”。心跳周期也是在f8wConfig.cfg里配置的:-DPOLL_RATE=1000Zstack默认的心跳周期为1000ms,终端节点每1s会同自己的父节点进行一次通信,处理属于自己的信息。因此,终端的无线传输是有一定延迟的。对于终端节点来说,它在网络中的生命是依赖于自己的父节点的,当终端的父节点由于某种原因失效时,终端能够“感知”到,并开始搜索周围NETWORK ID相同的路由设备,重新加入网络,并将该设备认作为自己新的父节点,保证自身无线数据收发的正常进行。


本文为与非网月光码头原创,未经允许谢绝转载。
更多内容请见:【深度分析Zigbee】Zigbee技术知多少?资深大牛对对碰
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主讲嘉宾简 介:网名:月光码头。毕业于中国科学院电子学研究所,主要从事zigbee物联网方向的应用研究,尤其擅长TI RF芯片、和Silicon Lab  MCU芯片的使用。现就职于上海理滋芯片设计公司,任研发部门经理,主要从事智能家居产品的设计开发,拥有5年多的zigbee软硬件开发经验。
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发表于 2013-9-10 22:03:56 | 显示全部楼层

RE:【深度分析Zigbee】Zstack协议栈初窥(四)

认真学习,虽说不是完全理解
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发表于 2013-9-11 09:50:34 | 显示全部楼层

RE:【深度分析Zigbee】第四讲:Zigbee网络中的三种设备类型详解

说好的图呢?我回复,楼主讲得越来越深刻了
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发表于 2013-9-12 10:22:49 | 显示全部楼层

RE:【深度分析Zigbee】第四讲:Zigbee网络中的三种设备类型详解

学习了
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RE:【深度分析Zigbee】第四讲:Zigbee网络中的三种设备类型详解

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RE:【深度分析Zigbee】第四讲:Zigbee网络中的三种设备类型详解

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发表于 2013-9-17 00:04:57 | 显示全部楼层

RE:【深度分析Zigbee】第四讲:Zigbee网络中的三种设备类型详解

谢谢楼主了
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发表于 2013-9-20 15:12:01 | 显示全部楼层

RE:【深度分析Zigbee】第四讲:Zigbee网络中的三种设备类型详解

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发表于 2013-9-24 15:52:33 | 显示全部楼层

RE:【深度分析Zigbee】第四讲:Zigbee网络中的三种设备类型详解

谢谢楼主
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发表于 2013-10-7 14:44:06 | 显示全部楼层

RE:【深度分析Zigbee】第四讲:Zigbee网络中的三种设备类型详解

有没有谁知道怎么解决些协调器关闭后再上电panID改变这个问题
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