zigbee协议栈的移植

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1、1.1ZigBee协议栈的移植本课题使用TI在07年4月公布的协议栈对现有的ZigBee平台进行移植，以期达到无线传感网络的组网功能。在ZigBee技术中，每个ZigBee设备都应包括PHY层，MAC层，网络层，应用层，安全服务管理。PHY层和MAC层采用了IEEE802.15.4协议的标准，其中，PHY提供了两种类型的服务：即通过物理层管理实体接口对PHY层数据和PHY层管理提供服务。PHY层数据服务可以通过无线物理信道发送和接受物理层协议数据单元来实现。MAC层也提供了两种类型的服务：通过MAC层管理实体服务接入点向MAC层数据和

2、MAC层管理提供服务。MAC层可以通过PHY层数据服务发送和接受MAC层协议数据单元。网络层和安全层主要用于ZigBee的无线个域网的组网连接，数据管理以及网络安全等；应用框架层主要为ZigBee技术的实际应用提供一些应用框架模型，不同的厂商提供的应用框架是不一样的。本文所做的任务即是对所采用的协议栈的应用层进行移植，来适应当前的工作需求。图6为TI协议栈结构图。IEEE802.15.4定义了物理层和介质访问层，但仅仅定义物理层和介质访问层并不能完全解决问题。因为没有统一的使用规范，不同厂家生产出的设备就会存在兼容性问题。于是产生了Z

3、igBee联盟：众多设备生产厂家联合在一起，推出一套标准化平台—ZigBee。ZigBee从IEEE802.15.4标准开始着手，定义了允许不同厂商制造的设备相互兼容的应用纲要。正因为任何一个ZigBee设备都需满足如图的结构才能与相临的设备组网和通讯，而且许多厂家共同致力于协议上层的开发，所以使我们的开发过程不在象以前那么困难。图6协议栈结构图由上图可以看出，ZigBee协议栈由一组子层构成，每一层为它的上一层提供服务；每层都包括数据实体和管理实体，数据实体提供数据传送服务，管理实体提供全部其他服务。每个服务实体通过服务接入点(SA

4、P)为其上层提供服务接口，并且每个SAP提供了一系列的基本服务指令来完成相应的功能。图7协调器和子节点初始化过程把设备初始化为协调器的时候，首先网络管理层请求MAC层执行一个能量检测扫描，然后在所反映的信道上执行主动扫描。在主动扫描完成以后，网络管理层从MAC层接受到返回信号后，选择一个合适的信道。如果应用层已经确定了PANID参数，那么网络层将确保所给定的个域网标识符PANID不会与所选择的现有网络PANID参数产生冲突。如果发现存在冲突，尝试在所给定的信道中选择另外一个信道。如果选择不到合适的信道，则网络层返回建立失败信息。当协调

5、器初始化完成并建立好网络之后，需要在网络中加入子节点。子节点上电以后就扫描网络中是否有网络协调器的存在。首先子节点发送扫描命令，此时如果有主机存在，主机会自动应答子节点，经过“三次握手”之后，子节点就向协调器发送自己的64位物理地址。协调器收到子节点发过来的64位物理地址后，根据加入的顺序给子节点分配16位的短地址。经此阶段，子节点加入网络成功。1.1硬件结构1.2.1硬件结点组成本课题所采用的是功能强大的ZIGBEE无线单片机CC2430，它是以经典8051微处理器为内核的无线单片机，也称“射频片上系统”。图1为该芯片的典型硬件电路

6、图。由于该芯片具有如下所述的很多优点，能很好的完成本课题的要求，因此选用了该芯片。图1CC2430的典型电路l高性能和低功耗的8051微控制器核。l集成符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz的RF无线电收发机。l优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性。l数字化的RSSI/LQI支持和强大的DMA功能。l集成了14位模数转换的ADC。l带有2个强大的支持几组协议的USART，以及1个符合IEEE802.15.4规范的MAC计时器，1个常规的16位计时器和2个8位计时器。1.2.2主节点组成主节点的主要功能是完成信标节点数据的整合，

7、以及在信标节点、移动节点与PC机之间相互传递信息。当无线传感器的领域扩大后，会被划分成多个小的区域，而每一个小区域中的主节点又充当着标识该区域、以及与下一个区域的主节点进行通信的作用。主节点通过无线方式获得其它节点的信息，并通过串口发送给PC机；接收PC机的指示，并通过无线方式发送给其它节点，见图2-2、2-3。图2主节点功能示意图图3主节点及接口