【Zigbee】进阶篇(1) Zigbee协议栈创建简单项目，协议栈、事件、消息学习[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

大家好，我是皮皮猫吖！

每文一言：梦想不会逃跑，会逃跑的永远都是自己！

本篇文章：

主要是协议栈的介绍，使用协议栈完成一个简单例子，协调器创建网络的相关问题，学会在协议栈中自定义事件等。

正文如下：

一、Zigbee协议栈

1）Z-stack协议栈是什么？

Z-Stack协议栈是一个基于任务轮询方式的操作系统，其任务调度和资源分配由操作系统抽象层OSAL管理着。即Z-Stack协议栈=OSAL操作系统+CC2530硬件模块+AF无线网络应用。

2）Zigbee协议栈分为应用层、网络层、MAC层、物理层。

① 应用层：

Zigbee的应用层由应用支持子层、Zigbee设备对象、Zigbee应用框架、Zigbee设备模板和制造商定义的应用对象等组成。

应用支持子层通过一组通用的服务为网络层和应用层之间提供接口，应用程序框架提供端点的管理和数据的收发功能，Zigbee设备对象提供网络建立、发现网络、加入网络、应用端点的绑定和安全管理服务的功能。

② 网络层：

网络层主要实现网络的建立、路由的实现以及网络地址的分配。Zigbee网络层的不同功能由不同的设备完成。其中Zigbee网络中的设备有三种类型，及协调器、路由器和终端节点，分别实现不同的功能。

③ MAC层：

MAC层数据服务为物理层与网络层之间的数据传输提供一个接口, 以实现数据发送、接收和处理排列中清除一个MAC层服务数据单元。

MAC层管理服务允许上层与MAC层管理实体之间传输管理指令, 其主要功能为设备通信链路的连接和断开管理、信标管理、个域网信息库管理、孤点管理、复位管理、接收管理、信道扫描管理、通信状态管理、设备的状态管理、启动、网络同步、轮询管理等。

④ 物理层：

物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。

物理层频率范围： 868/915 MHz 和 2.4 GHz。

2.4 GHz波段射频：提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。

868/915MHz波段射频：868MHz支持1个数据速率为20kbps的信道，915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。

二、Z-stack协议栈

1）安装、配置协议栈

我在学习Zigbee的时候，使用的是胜达电子的Zigbee开发板。在学习Zigbee协议栈的时候，使用的也是电子开发板配套的协议栈。

① 安装胜达电子提供的协议栈，一路Next即可。最后在C盘下可以得到Zigbee协议栈文件夹：

② 协议栈文件夹：进入到协议栈的GenericApp文件夹，进行协议栈的学习

③ 协议栈相关配置：

• 配置Linker
  

• 配置生成.hex文件

• 开发板烧录模式

2）练习：在协议栈的前提下，协调器显示：C，路由器显示：R，终端显示：E

① 在APP文件夹中添加数码管模块文件：

② 在Zmain.c文件中，添加数码管头文件，并进行数码管的初始化

③ 在FiveGroupApp.c（我该过名字，没有改过名字的是GenericApp.c）文件中，添加协调器、路由器、终端初始化代码：

④ 将代码编译到三个模块中，选择不同的选项卡进行编译：

⑤ 三个模块分别烧入协调器、路由器、终端的代码，三个模块上的数码管分别显示“C”、“R”、“E”字符。

3）为什么只更改了选项卡的内容，在三个模块中烧入了看似相同的代码，三个模块却显示出了不同的内容？

选项选择不同，就会导致参与编译的配置文件不同，配置文件不同就会导致部分宏定义不同，宏定义不同就会导致工程里某些宏的值不同。

这些宏值不同就会影响程序执行的流程，就会导致出现不同的功能，所有有了不同功能的代码版本：协调器、路由器、终端。

协调器：C、路由器：R、终端：E。

4）在选项卡里每一种版本模块都貌似有2个分为不带-Pro和带Pro，他们的区别是什么？

Zigbee协议在发展过程中经历了3个版本，其中Zigbee在07出的是最新的规范，这个规范有2个版本。

ZIgbee2007、ZigbeePRO之间的区别是：

两个版本功能基本相同。但是，PRO版本功能稍微强大，在项目开发中一般都选择PRO。

5）协议栈中信道相关配置：

① 信道、协调器创建PAN配置文件

② 信道配置参数：

-DDEFAULT_CHANLIST=0x00000800  // 11 - 0x0B 
#define DEFAULT_CHANLIST 0x00000800 相当于c语言的中的这个

DEFAULT_CHANLIST：表明Zigbee模块要工作的网络，当有多个信道参数值进行或操作之后，把结果作为DEFAULT_CHANLIST的值。

② DEFAULT_CHANLIST的值对于路由器和终端协调器的意义分别是什么？

DEFAULT_CHANLIST 0x00001800是两个信道的或操作（协调器建立网络时，会在较好的信道上进行建立；终端和路由器会在两个信道上选择一个较好的网络加入进去）

6）TI支持的信道【我手上的胜达开发板支持的信道】：

① 路由器和终端：

我可以在参与或操作的这些信道上（多个信道）选择一个相对于我来说信号质量最佳的网络，加入进去。

② 协调器：

我可以在参与或操作的这些信道上（多个信道）选择一个最佳的信道。并在这个信道上创建自己的Zigbee网络。

（可以解决：当某个信道上的数据包较多的时候，可以选择其他比较空闲的信道传输数据，增加数据传输的稳定性，数据传输的效率。）可以自己选择特定的信道创建网络。

7）协调器创建网络【PANID】

① PANID配置参数：

② 当DZDAPP_CONFIG_PAN_ID的值为非0xFFFF时：

• 路由器和终端
  • 我必须要加入到PANID为DZDAPP_CONFIG_PAN_ID这样一个Zigbee无线局域网
• 协调器
  • 我要创建一个网络，需要创建一个PANID为DZDAPP_CONFIG_PAN_ID的值的一个网络

③ 当DZDAPP_CONFIG_PAN_ID为0xFFFF时：

• 路由器和终端
  • 在加入网络的时候我没有PANID的限制，我可以加入到信道上，网络状态较好的网络中
• 协调器
  • 我可以随机生成一个PANID，我的名字不是指定的PANID（0XFFFF）

8）问题：当2个节点下载了相同的协调器代码，并且指定的PANID参数值为非0xffff,后果会怎样？

① 先上电的协调器模块会先创建PANID为非0xFFFF这样一个Zigbee网络，

② 后上电的模块发现该信道上已经存在PANID为0xFFF8的网络，它会创建一个PANID在0xFFF8基础上加1的网络。后上电的下载了协调器代码的模块会创建一个PANID为0xFFF9的网络。

③ 如果后面还有烧录了相同协调器代码的模块，产生的PANID依次往后加1。

9）Z-stack协议栈分层、事件

① 事件

在ZSTACK里，根据代码，按照功能来划分，可以将代码分成不同的层。

比如，硬件操作相关硬件层。 网络相关的代码称为网络层。自己写的应用程序部分叫应用层。

几乎每一个层都是一个任务，系统为每一个任务（层）分配一个一字节的唯一数值编号。每一个任务都能处理一些它们能够处理的事物。

我们把这个数值编号叫做任务ID。它们能够处理的事物叫做事件。

//系统事件：调用任务名为task_id的事件名为event_flag的事件
uint8 osal_set_event( uint8 task_id, uint16 event_flag )
//系统延迟响应事件：timeout_value毫秒之后触发任务名为taskID下的事件名为event_id的事件
uint8 osal_start_timerEx( uint8 taskID, uint16 event_id, uint16 timeout_value )

② 注意：

• 每个任务只允许定义16个事件，并且事件名为0x8000 的是系统事件，不允许自定义事件的名字相同。
• 在自定义的事件中，如果要进行点亮LED灯的操作，或者其他相关的操作的时候。在进行功能实现之前，一些寄存器在协议栈会被默认使用，寄存器已经不是原来的初始化的样子，在使用某个寄存器之前，需要重新配置。

③ 自定义事件

• 声明自定义事件

• 定义事件处理内容

10）Z-stack协议栈消息：

① 消息

在ZSTACK里，任务事件定义的特点决定了每一个任务最多只能处理16种不同的事件，而系统在运行时候有许多事务需要处理，如果每一个事物处理都定义成1个事件，那么16种事件肯定是不够用，所以引入了消息的概念。

② 消息处理事务的原理：

当需要应用层任务来处理某个事务的时候，首先给应用层任务会发送一个消息：调用osal_set_event(SDApp_TaskID,SYS_EVENT_MSG);函数。

然后，应用层就会进入SYS_EVENT_MSG中事件中进行处理。在这个事件中，判断到底刚刚引发我们产生SYS_EVENT_MSG事件的是哪一种类型的消息，然后根据消息的类型做相应的处理。

而消息的类型可以自己定义，这样一来消息的种类可以很多，那么应用层任务处理的事物种类就很多了。

//事件为0x8000为该任务的系统事件
#define SYS_EVENT_MSG 0x8000 // A message is waiting event

③ 消息触发系统事件

10）生成.hex文件

① 在原来生成.hex的基础上，做如下步骤

资源链接：https://pan.baidu.com/s/1TURQuWAPN0rzHzGD9phy-w

提取码：d9v7

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作者：皮皮猫吖