zigbee无线通信技术入门之我见

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1、Zigbee是一种新型的短距离无线通信技术。其特点是低功耗，低成本，组网灵活。Zigbee协议由zigbee联盟指定，包括应用层，和网络层，其下层采用IEEE802.15.4协议。无论是学习zigbee技术，还是利用zigbee技术开发产品，都需要较好的掌握zigbee协议，并比较深入的了解IEEE802.15.4协议.然而仅zigbee协议就接近400页，而IEEE802.15.4协议多达600页，全部是英文。如果从来没有接触过无线通信的开发，要迅速掌握这么多内容确实有一些难度，笔者考虑到广大急

2、切进入zigbee的同仁者，结合自己开发中总结出的理解协议的特定方法，从开发的角度，阐述协议内容，以达到抛砖引玉的效果，同时和广大同仁交流，共同提高，并希望zigbee技术能够在中国发扬光大。协议从功能实现来讲，ZigBee协议层共包括物理层（又称实体层）、MAC层、数据链接层、网络层和应用支持层五个主要层次。在标准制定的分工上，ZigBee协议层是由ZigBee联盟和IEEE802.15.4的任务小组共同完成的。其中，物理层（又称实体层）、MAC层、数据链接层，以及传输过程中的资料加密机制等都是

3、由IEEE所主导的。网络层和应用支持层则由ZigBee联盟来完成。IEEE802.15.4小组与ZigBee联盟共同针对ZigBee协议栈的发展进行研究，而未来还能依据系统客户的要求来修正其所需的应用界面。如图1所示：Zigbee协议整体架构作为理解协议，从开发者的角度来讲，这样学习协议是比较费时间的，也较难掌握。笔者从自己长期开发的经验来看，对无线通信，最重要的就是在发送端根据用户的要求，把数据能够扔出去，并且是扔到指定的设备，在接收端，能够把发送到该设备的数据捡起来。并根据用户要求的作特定的处

4、理。如果考虑在一个无线网路中的话，就得首先建立网络，其他得设备加入网络。最后是才是一些其他的问题，如设备离开网络，设备重新加入网络，等等。这样从通信过程去理解协议，将会使得协议的内容非常明了，也可以很好的知道利用协议开发产品，达到事半功倍的效果。本人将根据这样的思路，分五期具体讲述协议内容：第一期：设备建立网络过程第二期：设备加入网络过程第三期：数据发送过程第四期：数据接收过程第五期：其他的问题zigbee设备建立网络过程在一个zigbee网络中，只有协调器（coordinator）设备可以建立网

5、络，在建立网络过程中，所有的实现过程都是通过原语实现的（具体在程序中，如用c语言，就是调用一个一个函数，或者是一个一个任务来实现（不要刻意最求这句话的准确性，本来好的协议就是只要达到这样的结果，不管具体实现）），首先协调器设备的应用层调用NLME_NETWORK_FORMATION.request原语，发出建立网络请求，网络层收到这个原语，就要求MAC层执行信道能量扫描（在IEEEE802.15.4协议中规定，在2.4G频段，共有16个信道，每个信道的带宽为5M,深入理解，可以看协议和通信原理的相

6、关资料）。这调用MLME_SCAN.request，主要找到信道能量低于设定能量值的信道，并且标注这些信道是可用信道，下一步就在可用信道中执行活动情况扫描（activescan),就是在可接受的信道搜寻zigbeee设备，找到一个最好的信道，通过记录的结果，选择一个信道，该信道存在最少的zigbee网络，最好是没有zigbee设备。如果没有合适的，将发送confirm原语，并告知上层结果；如果找到了合适的信道，将随机选择一个PAN（网络号，就是可以识别一个特定zigbee网络的标识号），不与原来的

7、冲突，如果没有找到，也通过原语告诉上层结果，如果找到了，就通过原语在MAC层注册，这个ID号，然后选择网络地址，并发送MLME_START.request原语，获取PANID和信道扫描结果，将通过confirm原语告知上层。收到PAN开始的状态，NLME将告知应用层，它要求的建立网络的状态，这通过NLME_NETWORK_FORMATION.confirm原语实现。zigbee设备加入网络过程（方式一关联加入）在一个zigbee协调器设备建立网络后，路由器设备或者终端设备（enddevice），可

8、以加入协调器建立的网络，具体加入网络有两种方式，一种是通过关联（association）方式，就是待加入的设备发起加入网络，具体实现方式后面讨论，另一种是直接（direct）方式，就是待加入的设备具体加入到那个设备下，作为该设备的子节点，由以前网络中的设备，想待加入的设备作为其子设备决定。下面重点讨论第一种方式，也是实际中用的最多的方式通过关联方式加入一个网络：加入一个设备，是两个设备的事，即子设备和待定父设备对于子设备，首先子设备调用NLME-NETWORK-DISCOVERY.