ZigBee协议简介(一) 今天来讲讲久违的ZigBee ZigBee的名字源自蜜蜂八字舞,蜜蜂(Bee)依靠嗡嗡(Zip)和同伴传递方位信息,依靠同伴接力形成通信网络。ZigBee的网络层可以说就是通过这个来定义的。 从上图我们可以看见,其实IEEE只确定了ZigBee的物理层和MAC层,就是只定义了物理通信上要用到的通信协议和通信频段。剩下的都是由ZigBee联盟来确定的。我们由下图来详解一下
在概念上,物理层的收发数据还包括了数据服务和管理(维护)服务,和MAC层分别的接口叫做物理层数据服务接入点(PHY Data - Service Access Point , PD-SAP)和物理层管理实体服务接入点(PHY Data - Service Access Point , PD-SAP)和物理层管理实体服务接入点(Physical Layer Management Entity Service Access Point , PLME-SAP) MAC层(媒体接入控制层)规定了什么
详见[MAC协议层详解](https://www.cnblogs.com/hzl6255/p/9846764.html)
概念上,MAC层也像物理层一样具有MAC层管理实体(MLME),他和网络层之间的数据交换便是(MLME-SAP),当然在MLME中,交换的是管理MAC层信息。在MAC层还有一个MAC公共部分子层(MCPS)来与网络层进行数据交换(MCPS-SAP) 网络层网络层负责拓扑结构的建立和维护,命名和绑定服务,从而协同地完成寻址,路由,传送数据以及安全等不可或缺的任务,所以网络层是ZigBee的核心部分。 组网拓扑结构在ZigBee中有三种角色-协调器,路由器和末端节点,分别对应着蜂群的蜂后,雄峰和工蜂。协调器在MAC层就已经提及过了,用来提供整个网络的同步问题(不进行数据交换,和蜂群一般)。而路由器则负责联系自己周围的末端节点,并协调他们进行通信。 ZigBee中支持星状,树状和网状的拓扑结构,这个可以在硬件中直接设置。 |
正如物理层和MAC层,我们可以看到整个ZigBee的协议中在每一层都存在数据实体和管理实体,在网络层也不例外。ZigBee协议的网络层划分为网络层数据实体(Network Layer Data Entity , NLDE)和网络层管理实体(Network Layer Manage Entity ,NLME)都还有相关的数据交换(管理)的SAP服务。
正如其名,他们相关的功能如下:
NLDE:
NLME:
对应地,他们也对应着网络层的两种帧结构:数据帧和命令帧。因为这是课堂上做的,找图不太方便,还请大家自己找图了解。
能用来干嘛ZigBee应用层有三个组成部分:应用支持子层(Application Support Sub-Layer,APS),应用框架(Application Framework ,AF)和ZigBee设备对象(ZigBee Device Object ,ZDO)
应用支持子层APS跟之前提的一样,APS子层包含,APS数据实体(APSDE)和相应的服务接入点(APSDE-SAP)还有APS管理实体(APSME)和相应的服务接入点(APSME-SAP)。APS主要是用来应用层和网络层的接口用的,APSDE提供在同一网络应用实体之间的数据传输机制,APSME提供多种服务给应用对象。
应用框架AF在ZigBee应用中,AF提供了两种标准服务类型。一种是键值对(Key Valve Pair ,KVP)和报文(mesage,MSG)。相应地里面还涉及到较多的属性,我们在Z-stack中再继续介绍
ZigBee设备对象ZDO其实就是高度抽象的网络端点,主要功能集中在网络管理和维护上,里面包含了整个端点,网络的全部信息可供查询。
硬件平台TI-CC2530显然,Z-stack是TI公司开放的ZigBee协议栈,那么现在问题来了,这么好的协议栈,要怎么来使用呢?
这里先放一张好图,详情且听下回分解
写得不是很深入,后面会写代码的时候我们再来,在刀锋上认识ZigBee
ZigBee发展历程:
序号 | 时间 | 标准 | 特性 |
1 | 2003年 | ZigBee问世 | - |
2 | 2004年 | ZigBee 1.0(ZigBee 2004) | 只能支持少量节点,星状拓扑,几乎没有什么实际应用 |
3 | 2006年 | ZigBee 2006 | 面向住宅环境,支持树状和网状拓扑,可容纳300个以内节点,完全满足住宅自动化的组网需求 |
4 | 2007年 | ZigBee 2007 | 面向商业和工业环境,可支持1000个节点,且有更好的安全性 |
5 | 2012年 | ZigBee 2007 | - |
6 | 2015年 | Zigbee PRO 2015 | - |
7 | 2016年5月 | ZigBee 3.0 | 统一众多应用层协议,解决了不同厂商Zigbee设备之间的互联互通问题 |
SAP:服务接入点,Service Access Point
具体的分层架构:
API:应用层,有三个组成:
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