zigbee通訊技術復習筆記

這門課對于我一個學嵌入式的來說，還是比較重要的，所以我還是以老師給出的大綱為主體，好好復習一下！

WPAN及ZigBee基礎

1. Zigbee、藍牙、IEEE802.11b（WiFi）標準都是作業在2.4G頻段的無線通信標準；Zigbee主要用在短距離無線控制系統，傳輸少量的控制資訊；（P2）
2. 短距離無線網路主要分為：無線局域網(WLANs)和無線個域網(WPANs)（P3）
3. 無線個域網所對應的通信協議：（P3）
   HR-WPANS：802.15.3
   MR-WPANS：藍牙
   LR-WPANS(低速率無線個域網)：802.15.4
4. Zigbee最大傳輸速率：250kbps， ZigBee可作業在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行) 和915 MHz(美國流行)3個頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率,它的傳輸距離在10-75m的范圍內, 但可以繼續增加 ，
5. Zigbee無線網路分層： 物理層（PHY） 介質訪問控制（MAC）網路層（NWK）應用程式支持子層（APS） 應用層（APL）（P4）
   其中802.15.4 定義了物理層和介質訪問控制層；Zigbee協議定義了網路層、應用程式支持子層和應用層
6. Zigbee特點：（自組網）（P5）
   高可靠性：采取了碰撞避免策略；MAC層采用了完全確認的資料傳輸模式；
   低成本、低功耗 ：ZigBee模塊的復雜度不高，ZigBee協議免專利費，再加之使用的頻段無需付費，所以它的成本較低；ZigBee的傳輸速率低,發射功率僅為1mW,而且采用了休眠模式,功耗低
   高安全 ：采用高級加密標準(AES 128) 的對稱密碼；
   低資料速率
7. Zigbee設備分類：（P5）
   協調器：主要負責無線網路的建立與維護；
   路由器：主要負責無線網路的路由；
   終端節點：主要負責無線網路資料的采集，
8. Zigbee作業在ISM（工業、科學和醫療）頻帶，共規定了27個信道：（P7）
   2.4GHz頻段 共16個信道，通信速率為250kbps
   915MHz頻段 共10個信道，通信速率為40kbps
   896MHz頻段 共1個信道，通信速率為20kbps
9. Zigbee網路拓撲結構：星型；網路型；簇狀；（P8）
10. Zigbee應用為：周期性 ；反復； 間斷資料采集應用；
11. Zigbee模塊開發一般包括兩個檔案：.h頭檔案和.c檔案（P）
    .h檔案可理解為一份介面描述檔案；
    .c檔案主要功能是對.h檔案中宣告的外部函式進行具體實作，

CC2530芯片相關

CC2530單片機是一款完全兼容8051內核，支持802.15.4協議的無線射頻單片機（P30）
CC2530的Flash（非易失性存盤器）容量可選： 32KB 64KB 128KB 256KB
CC2530有兩個晶振： 32MHz 晶振 32.768KHz
I/O口控制
CC2530內部自帶溫度傳感器：
使用步驟：
1、使能溫度傳感器
2、連接溫度傳感器到ADC
3、初始化ADC，確定參考電壓、解析度等，啟動ADC讀取溫度資料

Zigbee地址相關

1. 設備地址：（P134）
   64位IEEE地址：長地址又稱 MAC地址或 擴展地址（全球唯一）
   16位網路地址：短地址 又稱邏輯地址（協調器地址為0x0000，其他設備入網時由協調器分配）（1）在網路中標識不同設備；（2）在網路資料傳輸時指定目的地址和源地址；

2. 網路地址：唯一標示網路中的一個節點（用網路地址來區分不同的節點）；（P135）

3. 網路地址最多可以分配65536個節點，地址分配取決于整個網路的架構，整個網路的架構由一下3個值決定：1、網路最大深度 2、每個父節點擁有的孩子節點最大數目 3、每個父節點擁有的孩子節點路由器的最大數目
   同一父節點相連的終端節點的網路地址是連續的
   同一父節點相連的路由器節點的網路地址通常是不連續的

4. 埠：每個節點上最多支持240（1-240）個埠，每個節點上的所有埠共用一個發射/接收天線（用埠來區分同一節點的埠）；

5. PANID：Zigbee網路號 可手動設定（或自動隨機生成），如果指定的PANID被占用則自動加1，

6. 資料發送：呼叫**AF_DataRequest()**函式通過天線發送資料（P139）

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

7. 資料接收：呼叫**osal_msg_receive()**函式從訊息佇列中接收一個訊息（包含事件與資料）
   uint8 *osal_msg_receive( uint8 task_id )

8. 資料存盤位置（結構）：（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（系統抽象層）是一種支持多任務運行的系統資源分配機制（P72）
   OSAL主要功能：
   任務注冊、初始化和啟動
   任務間的同步、互斥
   中斷處理
   存盤器分配和管理

事件驅動

1. 首先記住 任務輪詢、事件驅動 必考；

2. Zigbee將事件和任務的事件處理函式聯系方法：（P74）
   1、建立一個事件表，保存各個任務的對應事件
   2、建立另一個函式表，保存各個任務事件處理函式地址
   3、將兩張表建立某種對應關系

3. OSAL作業原理（輪詢）osal_start_system(void)
   通過tasksEvents指標訪問事件表的每一項，如果有時間發生，則查找函式表找到事件處理函式進行處理，處理完后，繼續訪問事件表，查看是否有事件發生，無限回圈；（P75）

4. 協議堆疊定義的事件成為系統強制事件：（P80）
   AF_INCOMING-MSG-CMD
   ZDO_STATE_CHANGE
   ZDO_CB_MSG
   AF_DATA_CONFIRM_CMD

5. Zigbee協議堆疊為半開源；

6. Zigbee協議堆疊串口操作（P85）
   串口基本操作步驟：
   1、初始化串口，包括設定波特率、中斷等
   2、向發送緩沖區發送資料或從接識訓沖區讀取資料
   操作函式：

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

7. 串口回呼函式：回呼函式不是由該函式實作方直接呼叫的，而是在特定的事件或條件發生的，由另外的一方呼叫，用于對該事件或條件進行回應，因此，串口回呼函式是在有串口操作（事件）發生時（自動觸發）呼叫的；（P89）
8. 當應用有串口操作時，應該對應用程式模塊的工程屬性的編譯預處理的Definedsymbols下拉串列框中輸入“HAL_UART=TRUE”，（即用條件編譯來控制是否編譯與該模塊相關的程式，目的是為了節約存盤資源）；（P93）
9. 程式中波特率的設定要與上位機（如串口助手）一致；
10. Zigbee協議堆疊NV操作（P120）
    NV（Non Volatile），即非易失性存盤器（Flash存盤器），即系統掉電，存盤器中的資料不掉失，主要用途保存網路的配置引數，或掉電后，上電該節點還是加入原來的網路并且該節點的網路地址就可以從NV讀取，
    NV存盤器主要的操作有初始化NV存盤器、讀NV存盤器、寫NV存盤器，這些都在OSAL檔案夾下中的OSAL_Nv.h和OSAL.h檔案中定義和實作，
    下面三個操作函式分別是：
    NV初始化函式：uint8 osal_nv_item_init( uint16 id, uint16 len, void *buf )，NV存盤器將該存盤器分成多個條目，每個條目都有一個ID號， 條目的分類見OSAL檔案夾中的ZcomDef.h檔案，其中要知道的是：用戶應用程式定義的條目地址范圍為是0x0201到0x0FFF;
    NV寫操作函式：uint8 osal_nv_write( uint16 id, uint16 ndx, uint16 len, void *buf )；
    NV讀取函式：uint8 osal_nv_read( uint16 id, uint16 ndx, uint16 len, void *buf );
    第一個引數：uint16：NV條目ID號
    第二引數：舉例條目開始的偏移量
    第三引數：要寫入的資料長度
    第四引數：執行要存放寫入或讀取資料函式緩沖區的指標
11. 用戶只能使用條目ID范圍0x0201~0x0FFF
    可在OSAL檔案夾下的ZcomDef.h檔案中添加自己的條目
    如：#define Test_NV 0x0201

12. **函式名要考：**
    事件添加函式：osal_set_event()
    定時器函式：osal_start_timerEx()
    
    記憶體拷貝函式：osal_memcpy()
    記憶體比較函式：osal_memcmp()
    字串長度函式：osal_strlen()
    
    無線發送函式AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, endPointDesc_t *srcEP,
                       uint16 cID, uint16 len, uint8 *buf, uint8 *transID,
                       uint8 options, uint8 radius )
    訊息接收函式uint8 *osal_msg_receive( uint8 task_id )