Z-Stack開發(fā)指南(心得).docx

Z-Stack開發(fā)指南2. ZigBee2.1 設(shè)備類型(Device Types)在ZigBee網(wǎng)絡中存在三種邏輯設(shè)備類型：Coordinator(協(xié)調(diào)器)，Router(路由器)和End-Device(終端設(shè)備)。ZigBee網(wǎng)絡由一個Coordinator以及多個Router和多個End_Device組成。上圖是一個簡單的ZigBee網(wǎng)絡示意圖。其中黑色節(jié)點為Coordinator，紅色節(jié)點為Router，白色節(jié)點為End-Device。2.1.1 Coordinator(協(xié)調(diào)器)協(xié)調(diào)器負責啟動整個網(wǎng)絡。它也是網(wǎng)絡的第一個設(shè)備。協(xié)調(diào)器選擇一個信道和一個網(wǎng)絡ID(也稱之為PAN ID，即Personal Area Network ID)，隨后啟動整個網(wǎng)絡。協(xié)調(diào)器也可以用來協(xié)助建立網(wǎng)絡中安全層和應用層的綁定(bindings)。注意，協(xié)調(diào)器的角色主要涉及網(wǎng)絡的啟動和配置。一旦這些都完成后，協(xié)調(diào)器的工作就像一個路由器(或者消失go away)。由于ZigBee網(wǎng)絡本身的分布特性，因此接下來整個網(wǎng)絡的操作就不在依賴協(xié)調(diào)器是否存在。2.1.2 Router(路由器)路由器的功能主要是：允許其他設(shè)備加入網(wǎng)絡，多跳路由和協(xié)助它自己的由電池供電的兒子終端設(shè)備的通訊。通常，路由器希望是一直處于活動狀態(tài)，因此它必須使用主電源供電。但是當使用樹群這種網(wǎng)絡模式時，允許路由間隔一定的周期操作一次，這樣就可以使用電池給其供電。2.1.3 End-Device(終端設(shè)備)終端設(shè)備沒有特定的維持網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的責任，它可以睡眠或者喚醒，因此它可以可以是一個電池供電設(shè)備。通常，終端設(shè)備對存儲空間(特別是RAM的需要)比較小。 注意：在Z-Stack 1.4.1中一個設(shè)備的類型通常在編譯的時候通過編譯選項(ZDO_COORDINATOR 和RTR_NWK)確定。所有的應用例子都提供獨立的項目文件來編譯每一種設(shè)備類型。2.2 棧配置(Stack Profile)棧參數(shù)的集合需要被配置為一定的值，連同這些值在一起被稱之為棧配置。ZigBee聯(lián)盟定義了這些由棧配置組成的棧參數(shù)。網(wǎng)絡中的所有設(shè)備必須遵循同樣的棧配置。為了促進互用性這個目標，ZigBee聯(lián)盟為ZigBee2006規(guī)范定義了棧配置。所有遵循此棧配置的設(shè)備可以在其他開發(fā)商開發(fā)的遵循同樣棧配置的網(wǎng)絡中。3. 尋址(Addressing)3.1 地址類型(Address types)ZigBee設(shè)備有兩種類型的地址。一種是64位IEEE地址，即MAC地址，另一種是16位網(wǎng)絡地址。64位地址使全球唯一的地址，設(shè)備將在它的生命周期中一直擁有它。它通常由制造商或者被安裝時設(shè)置。這些地址由IEEE來維護和分配。16為網(wǎng)絡地址是當設(shè)備加入網(wǎng)絡后分配的。它在網(wǎng)絡中是唯一的，用來在網(wǎng)絡中鑒別設(shè)備和發(fā)送數(shù)據(jù)。3.2 網(wǎng)絡地址分配(Network address assignment)ZigBee使用分布式尋址方案來分配網(wǎng)絡地址。這個方案保證在整個網(wǎng)絡中所有分配的地址是唯一的。這一點是必須的，因為這樣才能保證一個特定的數(shù)據(jù)包能夠發(fā)給它指定的設(shè)備，而不出現(xiàn)混亂。同時，這個尋址算法本身的分布特性保證設(shè)備只能與他的父輩設(shè)備通訊來接受一個網(wǎng)絡地址。不需要整個網(wǎng)絡范圍內(nèi)通訊的地址分配，這有助于網(wǎng)絡的可測量性。 在每個路由加入網(wǎng)絡之前，尋址方案需要知道和配置一些參數(shù)。這些參數(shù)是MAX_DEPTH，MAX_ROUTERS和MAX_CHILDREN。這些參數(shù)是棧配置的一部分，ZigBee2006協(xié)議棧已經(jīng)規(guī)定了這些參數(shù)的值：MAX_DEPTH = 5，MAX_ROUTERS = 6和MAX_CHILDREN = 20。 MAX_DEPTH決定了網(wǎng)絡的最大深度。協(xié)調(diào)器(Coordinator)位于深度0，它的兒子位于深度1，他的兒子的的兒子位于深度2，以此類推。MAX_DEPTH參數(shù)限制了網(wǎng)絡在物理上的長度。 MAX_CHILDREN決定了一個路由(Router)或者一個協(xié)調(diào)器節(jié)點可以處理的兒子節(jié)點的最大個數(shù)。 MAX_ROUTER決定了一個路由(Router)或者一個協(xié)調(diào)器(Coordinator)節(jié)點可以處理的具有路由功能的兒子節(jié)點的最大個數(shù)。這個參數(shù)是MAX_CHILDREN的一個子集，終端節(jié)點使用(MAX_CHILDREN MAX_ROUTER)剩下的地址空間。 如果開發(fā)人員想改變這些值，則需要完成以下幾個步驟： 首先，你要保證這些參數(shù)新的賦值要合法。即，整個地址空間不能超過216，這就限制了參數(shù)能夠設(shè)置的最大值。可以使用projectsZStacktools文件夾下的CSkip.xls文件來確認這些值是否合法。當在表格中輸入了這些數(shù)據(jù)后，如果你的數(shù)據(jù)不合法的話就會出現(xiàn)錯誤信息。 當選擇了合法的數(shù)據(jù)后，開發(fā)人員還要保證不再使用標準的棧配置，取而代之的是網(wǎng)絡自定義棧配置(例如：在nwk_globals.h文件中將STACK_PROFILE_ID改為NETWORK_SPECIFIC)。然后nwk_globals.h文件中的MAX_DEPTH參數(shù)將被設(shè)置為合適的值。 此外，還必須設(shè)置nwk_globals.c文件中的Cskipchldrn數(shù)組和CskipRtrs數(shù)組。這些數(shù)組的值由MAX_CHILDREN和MAX_ROUTER構(gòu)成。3.3 Z-Stack尋址(Addressing in z-stack)為了向一個在ZigBee網(wǎng)絡中的設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，應用程序通常使用AF_DataRequest()函數(shù)。數(shù)據(jù)包將要發(fā)送給一個afAddrType_t(在ZComDef.h中定義)類型的目標設(shè)備。typedef structunionuint16 shortAddr; addr;afAddrMode_t addrMode;byte endPoint; afAddrType_t;注意，除了網(wǎng)路地址之外，還要指定地址模式參數(shù)。目的地址模式可以設(shè)置為以下幾個值：typedef enumafAddrNotPresent = AddrNotPresent,afAddr16Bit = Addr16Bit,afAddrGroup = AddrGroup,afAddrBroadcast = AddrBroadcast afAddrMode_t;因為在Zigbee中，數(shù)據(jù)包可以單點傳送(unicast)，多點傳送(multicast)或者廣播傳送，所以必須有地址模式參數(shù)。一個單點傳送數(shù)據(jù)包只發(fā)送給一個設(shè)備，多點傳送數(shù)據(jù)包則要傳送給一組設(shè)備，而廣播數(shù)據(jù)包則要發(fā)送給整個網(wǎng)絡的所有節(jié)點。這個將在下面詳細解釋。3.3.1 單點傳送(Unicast)Uicast是標準尋址模式，它將數(shù)據(jù)包發(fā)送給一個已經(jīng)知道網(wǎng)絡地址的網(wǎng)絡設(shè)備。將afAddrMode設(shè)置為Addr16Bit并且在數(shù)據(jù)包中攜帶目標設(shè)備地址。3.3.2 間接傳送(Indirect)當應用程序不知道數(shù)據(jù)包的目標設(shè)備在哪里的時候使用的模式。將模式設(shè)置為AddrNotPresent并且目標地址沒有指定。取代它的是從發(fā)送設(shè)備的棧的綁定表中查找目標設(shè)備。這種特點稱之為源綁定。當數(shù)據(jù)向下發(fā)送到達棧中，從綁定表中查找并且使用該目標地址。這樣，數(shù)據(jù)包將被處理成為一個標準的單點傳送數(shù)據(jù)包。如果在綁定表中找到多個設(shè)備，則向每個設(shè)備都發(fā)送一個數(shù)據(jù)包的拷貝。上一個版本的ZigBee(ZigBee04)，有一個選項可以講綁定表保存在協(xié)調(diào)器(Coordinator)當中。發(fā)送設(shè)備將數(shù)據(jù)包發(fā)送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器查找它棧中的綁定表，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給最終的目標設(shè)備。這個附加的特性叫做協(xié)調(diào)器綁定(Coordinator Binding)。3.3.3 廣播傳送(broadcast)當應用程序需要將數(shù)據(jù)包發(fā)送給網(wǎng)絡的每一個設(shè)備時，使用這種模式。地址模式設(shè)置為AddrBroadcast。目標地址可以設(shè)置為下面廣播地址的一種：NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVALL(0xFFFF)數(shù)據(jù)包將被傳送到網(wǎng)絡上的所有設(shè)備，包括睡眠中的設(shè)備。對于睡眠中的設(shè)備，數(shù)據(jù)包將被保留在其父親節(jié)點直到查詢到它，或者消息超時(NWK_INDIRECT_MSG_TIMEOUT在f8wConifg.cfg中)。NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVRXON(0xFFFD)數(shù)據(jù)包將被傳送到網(wǎng)絡上的所有在空閑時打開接收的設(shè)備(RXONWHENIDLE)，也就是說，除了睡眠中的所有設(shè)備。NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVZCZR(0xFFFC)數(shù)據(jù)包發(fā)送給所有的路由器，包括協(xié)調(diào)器。3.3.4 組尋址(Group Addressing)當應用程序需要將數(shù)據(jù)包發(fā)送給網(wǎng)絡上的一組設(shè)備時，使用該模式。地址模式設(shè)置為afAddrGroup并且addr.shortAddr設(shè)置為組ID。在使用這個功能呢之前，必須在網(wǎng)絡中定義組。(參見Z-stack API文檔中的aps_AddGroup()函數(shù))。注意組可以用來關(guān)聯(lián)間接尋址。再綁定表中找到的目標地址可能是是單點傳送或者是一個組地址。另外，廣播發(fā)送可以看做是一個組尋址的特例。下面的代碼是一個設(shè)備怎樣加入到一個ID為1的組當中：aps_Group_t group;/ Assign yourself to group 1group.ID = 0x0001;0 = 0; / This could be a human readable stringaps_AddGroup( SAMPLEAPP_ENDPOINT, &group );3.4 重要設(shè)備地址(Important Device Adresses)應用程序可能需要知道它的設(shè)備地址和父親地址。使用下面的函數(shù)獲取設(shè)備地址(在ZStack API中定義)：l NLME_GetShortAddr()返回本設(shè)備的16位網(wǎng)絡地址l NLME_GetExtAddr() 返回本設(shè)備的64位擴展地址使用下面的函數(shù)獲取該設(shè)備的父親設(shè)備的地址：l NLME_GetCoordShortAddr()返回本設(shè)備的父親設(shè)備的16位網(wǎng)絡地址l NLME_GetCoordExtAddr() 返回本設(shè)備的父親設(shè)備的64位擴展地址4. 綁定(Binding)綁定是一種兩個(或者多個)應用設(shè)備之間信息流的控制機制。在ZigBee2006發(fā)布版本中，它被稱為資源綁定，所有的設(shè)備都必須執(zhí)行綁定機制。綁定允許應用程序發(fā)送一個數(shù)據(jù)包而不需要知道目標地址。APS層從它的綁定表中確定目標地址，然后將數(shù)據(jù)繼續(xù)向目標應用或者目標組發(fā)送。注意：在ZigBee的1.0版本中，綁定表是保存在協(xié)調(diào)器(Coordinator當中)?，F(xiàn)在所有的綁定記錄都保存在發(fā)送信息的設(shè)備當中。4.1 建立綁定表(Building a Binding Table)有三種方法可以建立一個綁定表：l Zigbee Device Object Bind Request一個啟動工具可以告訴設(shè)備創(chuàng)建一個綁定記錄l Zigbee Device Object End Device Bind Request兩個設(shè)備可以告訴協(xié)調(diào)器它們想要建立一個綁定表記錄。協(xié)調(diào)器來協(xié)調(diào)并在兩個設(shè)備中創(chuàng)建綁定表記錄。l Device Application一個設(shè)備上的應用程序建立或者管理一個綁定表4.1.1 ZigBee Device Object Binding Request任何一個設(shè)備都可以發(fā)送一個ZDO信息給網(wǎng)絡中的另一個設(shè)備，用來建立綁定表。稱之為援助綁定，它可以為一個發(fā)送設(shè)備創(chuàng)建一個綁定記錄。 啟動申請(The Commissioning Application)一個應用程序可以通過ZDP_BindReq()函數(shù)(在ZDProfile.h)，并在綁定表中包含兩個請求(地址和終點)以及想要的群ID。第一個參數(shù)(目標dstAddr)是綁定源的短地址即，16位網(wǎng)絡地址。確定你已經(jīng)在ZDConfig.h允許了這個功能(ZDO_BIND_UNBIND_REQUEST)。你也可以使用ZDP_UnbindReq()用同樣的參數(shù)取消綁定記錄。目標設(shè)備發(fā)回ZigBee Device Object Bind 或者Unbind Response信息，該信息是ZDO代碼根據(jù)動作的狀態(tài)，通過調(diào)用ZDApp_BindRsq()或者ZDApp_UnbindRsq()函數(shù)來分析和通知ZDApp.c的。對于綁定響應，從協(xié)調(diào)器返回的狀態(tài)將是ZDP_SUCCESS,ZDP_TABLE_FULL或者ZDP_NOT_SUPPORTED。對于解除綁定響應，從協(xié)調(diào)器返回的狀態(tài)將是ZDP_SUCCESS,ZDP_NO_ENTRY或者ZDP_NOT_SUPPORTED。 ZigBee Device Object End Device Bind Request這個機制是在指定的時間周期(timeout period)內(nèi)，通過按下選定設(shè)備上的按鈕或者類似的動作來綁定。協(xié)調(diào)器在指定的時間周期內(nèi)，搜集終端設(shè)備的綁定請求信息，然后以配置ID(Profile ID)和群ID(Cluster ID)協(xié)議為基礎(chǔ)，創(chuàng)建一個綁定表記錄作為結(jié)果。默認的設(shè)備綁定時間周期(APS_DEFAULT_MAXBINDING_TIME)是16秒鐘(在nwk_globals.h中定義)。但是將它添加到f8wConfig.cfg中，則可以更改。在“用戶指南”中的應用程序就是一個終端設(shè)備綁定的例子(在每個設(shè)備上按下SW2按鍵)。你應該注意到，所有的例程都有處理關(guān)鍵事件的函數(shù)(例如：在TransmitApp.c中的TransmitApp_HandleKeys()函數(shù))。這個函數(shù)調(diào)用ZDApp_SendEndDeviceBindReq()(在ZDApp.c中)。這個函數(shù)搜集所有終端節(jié)點的請求信息，然后調(diào)用ZDP_EndDeviceBindReq()函數(shù)將這些信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器調(diào)用函數(shù)ZDP_IncomingData()【ZDProfile.c中】函數(shù)接收這些信息，然后再調(diào)用ZDApp_ProcessEndDeviceBindReq ()【ZDObject.c中】函數(shù)分析這些信息，最后調(diào)用ZDApp_EndDeviceBindReqCB【ZDApp.c中】函數(shù)，這個函數(shù)再調(diào)用ZDO_MatchEndDeviceBind()【ZDObject.c中】函數(shù)來處理這個請求。當收到兩個匹配的終端設(shè)備綁定請求，協(xié)調(diào)器在請求設(shè)備中啟動創(chuàng)建源綁定記錄的進程。假設(shè)在ZDO終端設(shè)備中發(fā)現(xiàn)了匹配的請求，協(xié)調(diào)器將執(zhí)行下面的步驟：l 發(fā)送一個解除綁定請求給第一個設(shè)備。這個終端設(shè)備鎖定進程，這樣解除綁定被首先發(fā)送來去掉一個已經(jīng)存在的綁定記錄。l 等待ZDO解除綁定的響應，如果響應的狀態(tài)是ZDP_NO_ENTRY，則發(fā)送一個ZDO綁定請求在源設(shè)備中創(chuàng)建一個綁定記錄。如果狀態(tài)是ZDP_SUCCESS，則繼續(xù)前進到第一個設(shè)備的群ID。l 等待ZDO綁定響應，如果收到了，則繼續(xù)前進到第一個設(shè)備的下一個群ID。l 當?shù)匾粋€設(shè)備完成后，用同樣的方法處理第二個設(shè)備。l 當?shù)诙€設(shè)備也完成之后，發(fā)送ZDO 終端設(shè)備綁定請求消息給兩個設(shè)備。 Device Application Binding Manager另一種進入設(shè)備綁定記錄的方式是應用自己管理綁定表。這就意味著應用程序需要通過調(diào)用下面的綁定管理函數(shù)在本地進入并且刪除綁定記錄：l bindAddEntry()在綁定表中增加一個記錄l bindRemoveEntry()從綁定表中刪除一個記錄l bindRomoveClusterIdFromList()從一個存在的綁定表記錄中刪除一個群IDl bindAddClusterIdToList()向一個已經(jīng)存在的綁定記錄中增加一個群IDl bindRemoveDev()刪除所有地址引用的記錄l bindRemoveSrcDev()刪除所有源地址引用的記錄l bindUpdateAddr()將記錄更新為另一個地址l bindFindExisting()查找一個綁定表記錄l bindIsClusterIdInList()在表記錄中檢查一個已經(jīng)存在的群IDl bindNumBoundTo()擁有相同地址(源或者目的)的記錄的個數(shù)l bindNumEntries()表中記錄的個數(shù)l bindCapacity()最多允許的記錄個數(shù)l bindWriteNV()在NV中更新表4.1.2 配置源綁定(Configuring Source Binding)為了在你的設(shè)備中使能源綁定在f8wConfig.cfg文件中包含REFLECTOR編譯標志。同時在f8wConfig.cfg文件中查看配置項目NWK_MAX_BINDING_ENTRIES和MAX_BINDING_CLUSTER_IDS。NWK_MAX_BINDING_ENTRIES是限制綁定表中的記錄的最大個數(shù)，MAX_BINDING_CLUSTER_IDS是每個綁定記錄的群ID的最大個數(shù)。 綁定表在靜態(tài)RAM中(未分配)，因此綁定表中記錄的個數(shù)，每條記錄中群ID的個數(shù)都實際影響著使用RAM的數(shù)量。每一條綁定記錄是8字節(jié)多(MAX_BINDING_CLUSTER_IDS * 2字節(jié))。除了綁定表使用的靜態(tài)RAM的數(shù)量，綁定配置項目也影響地址管理器中的記錄的個數(shù)。5. 路由(Routing)5.1 概述(Overview)A mesh network is described as a network in which the routing of messages is performed as a decentralized，cooperative process involving many peer devices routing on each others behalf. 路由對與應用層來說是完全透明的。應用程序只需簡單的向下發(fā)送去往任何設(shè)備的數(shù)據(jù)到棧中，棧會負責尋找路徑。這種方法，應用程序不知道操作是在一個多跳的網(wǎng)絡當中的。 路由還能夠自愈ZigBee網(wǎng)絡，如果某個無線連接斷開了，路由功能又能自動尋找一條新的路徑避開那個斷開的網(wǎng)絡連接。這就極大的提高了網(wǎng)絡的可靠性，同時也是ZigBee網(wǎng)絡的一個關(guān)鍵特性。5.2 路由協(xié)議(Routing Protocol)ZigBee執(zhí)行基于用于AODV專用網(wǎng)絡的路由協(xié)議。簡化后用于傳感器網(wǎng)絡。ZigBee路由協(xié)議有助于網(wǎng)絡環(huán)境有能力支持移動節(jié)點，連接失敗和數(shù)據(jù)包丟失。當路由器從他自身的應用程序或者別的設(shè)備那里收到一個單點發(fā)送的數(shù)據(jù)包，則網(wǎng)絡層(NWK Layer)根據(jù)一下程序?qū)⑺^續(xù)傳遞下去。如果目標節(jié)點是它相鄰路由器中的一個，則數(shù)據(jù)包直接被傳送給目標設(shè)備。否則，路由器將要檢索它的路由表中與所要傳送的數(shù)據(jù)包的目標地址相符合的記錄。如果存在與目標地址相符合的活動路由記錄，則數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到存儲在記錄中的下一級地址中去。如果沒有發(fā)現(xiàn)任何相關(guān)的路由記錄，則路由器發(fā)起路徑尋找，數(shù)據(jù)包存儲在緩沖區(qū)中知道路徑尋找結(jié)束。ZigBee終端節(jié)點不執(zhí)行任何路由功能。終端節(jié)點要向任何一個設(shè)備傳送數(shù)據(jù)包，它只需簡單的將數(shù)據(jù)向上發(fā)送給它的父親設(shè)備，由它的父親設(shè)備以它自己的名義執(zhí)行路由。同樣的，任何一個設(shè)備要給終端節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)起路由尋找，終端節(jié)的的父親節(jié)點都已它的名義來回應。注意ZigBee地址分配方案使得對于任何一個目標設(shè)備，根據(jù)它的地址都可以得到一條路徑。在Z-Stack中，如果萬一正常的路徑尋找過程不能啟動的話(通常由于缺少路由表空間)，那么Z-Stack擁有自動回退機制。此外，在Z-Stack中，執(zhí)行的路由已經(jīng)優(yōu)化了路由表記錄。通常，每一個目標設(shè)備都需要一條路由表記錄。但是，通過把一定父親節(jié)點記錄與其子所有子結(jié)點的記錄合并，這樣既可以優(yōu)化路徑也可以不喪失任何功能。ZigBee路由器，包括協(xié)調(diào)器執(zhí)行下面的路由函數(shù)：(i)路徑發(fā)現(xiàn)和選擇；(ii)路徑保持維護；(iii)路徑期滿。5.2.1 路徑的發(fā)現(xiàn)和選擇(Route Discovery and Selection)路徑發(fā)現(xiàn)是網(wǎng)絡設(shè)備憑借網(wǎng)絡相互協(xié)作發(fā)現(xiàn)和建立路徑的一個過程。路由發(fā)現(xiàn)可以由任意一個路由設(shè)備發(fā)起，并且對于某個特定的目標設(shè)備一直執(zhí)行。路徑發(fā)現(xiàn)機制尋找源地址和目標地址之間的所有路徑，并且試圖選擇可能的最好的路徑。路徑選擇就是選擇出可能的最小成本的路徑。每一個結(jié)點通常持有跟它所有鄰接點的“連接成本(link costs)”。通常，連接成本的典型函數(shù)是接收到的信號的強度。沿著路徑，求出所有連接的連接成本總和，便可以得到整個路徑的“路徑成本”。路由算法試圖尋找到擁有最小路徑成本的路徑。路徑通過一系列的請求和回復數(shù)據(jù)包被發(fā)現(xiàn)。源設(shè)備通過向它的所有鄰接節(jié)點廣播一個路由請求數(shù)據(jù)包，來請求一個目標地址的路徑。當一個節(jié)點接收到RREQ數(shù)據(jù)包，它依次轉(zhuǎn)發(fā)RREQ數(shù)據(jù)包。但是在轉(zhuǎn)發(fā)之前，它要加上最新的連接成本，然后更新RREQ數(shù)據(jù)包中的成本值。這樣，沿著所有它通過的連接，RREQ數(shù)據(jù)包攜帶著連接成本的總和。這個過程一直持續(xù)到RREQ數(shù)據(jù)包到達目標設(shè)備。通過不同的路由器，許多RREQ副本都將到達目標設(shè)備。目標設(shè)備選擇最好的RREQ數(shù)據(jù)包，然后發(fā)回一個路徑答復數(shù)據(jù)包(a Route Reply)RREP給源設(shè)備。RREP數(shù)據(jù)包是一個單點發(fā)送數(shù)據(jù)包，它沿著中間節(jié)點的相反路徑傳送直到它到達原來發(fā)送請求的節(jié)點為止。一旦一條路徑被創(chuàng)建，數(shù)據(jù)包就可以發(fā)送了。當一個結(jié)點與它的下一級相鄰節(jié)點失去了連接(當它發(fā)送數(shù)據(jù)時，沒有收到MAC ACK)，該節(jié)點向所有等待接收它的RREQ數(shù)據(jù)包的節(jié)點發(fā)送一個RERR數(shù)據(jù)包，將它的路徑設(shè)為無效。各個結(jié)點根據(jù)收到的數(shù)據(jù)包RREQ、RREP或者RERR來更新它的路由表。5.2.2 路徑保持維護(Route maintenance)網(wǎng)狀網(wǎng)提供路徑維護和網(wǎng)絡自愈功能。中間節(jié)點沿著連接跟蹤傳送失敗，如果一個連接被認定是壞鏈，那么上游節(jié)點將針對所有使用這條連接的路徑啟動路徑修復。節(jié)點發(fā)起重新發(fā)現(xiàn)直到下一次數(shù)據(jù)包到達該節(jié)點，標志路徑修復完成。如果不能夠啟動路徑發(fā)現(xiàn)或者由于某種原因失敗了，節(jié)點則向數(shù)據(jù)包的源節(jié)點發(fā)送一個路徑錯誤包(RERR)，它將負責啟動新路徑的發(fā)現(xiàn)。這兩種方法，路徑都自動重建。5.2.3 路徑期滿(Route expiry)路由表為已經(jīng)建立連接路徑的節(jié)點維護路徑記錄。如果在一定的時間周期內(nèi)，沒有數(shù)據(jù)通過沿著這條路徑發(fā)送，這條路徑將被表示為期滿。期滿的路徑一直保留到它所占用的空間要被使用為止。這樣，路徑在絕對不使用之前不會被刪除掉的。在配置文件f8wConfig.cfg文件中配置自動路徑期滿時間。設(shè)置ROUTE_EXPIRY_TIME為期滿時間，單位為秒。如果設(shè)置為0，則表示關(guān)閉自動期滿功能。5.3 表存儲(Table storage)路由功能需要路由器保持維護一些表格。 5.3.1 路由表(Routing table)每一個路由器包括協(xié)調(diào)器都包含一個路由表。設(shè)備在路由表中保存數(shù)據(jù)包參與路由所需的信息。每一條路由表記錄都包含有目的地址，下一級節(jié)點和連接狀態(tài)。所有的數(shù)據(jù)包都通過相鄰的一級節(jié)點發(fā)送到目的地址。同樣，為了回收路由表空間，可以終止路由表中的那些已經(jīng)無用的路徑記錄。路由表的容量表明一個設(shè)備路由表擁有一個自由路由表記錄或者說它已經(jīng)有一個與目標地址相關(guān)的路由表記錄。在文件“f8wConfig.cfg”文件中配置路由表的大小。將MAX_RTG_ENTRIES設(shè)置為表的大小(不能小于4)。5.3.2 路徑發(fā)現(xiàn)表(Route discovery table)路由器設(shè)備致力于路徑發(fā)現(xiàn)，保持維護路徑發(fā)現(xiàn)表。這個表用來保存路徑發(fā)現(xiàn)過程中的臨時信息。這些記錄只在路徑發(fā)現(xiàn)操作期間存在。一旦某個記錄到期，則它可以被另一個路徑發(fā)現(xiàn)使用。這個值決定了在一個網(wǎng)絡中，可以同時并發(fā)執(zhí)行的路徑發(fā)現(xiàn)的最大個數(shù)。這個可以在f8wConfig.cfg文件中配置MAX_ RREQ_ENTRIES。5.4 路徑設(shè)置快速參考(Routing Settings Quick reference)設(shè)置路由表大小MAX_RTG_ENTRIES，這個值不能小于4 (f8wConfig.cfg文件)設(shè)置路徑期滿時間ROUTE_EXPIRY_TIME，單位秒。設(shè)置為零則關(guān)閉路徑期滿(f8wConfig.cfg文件)設(shè)置路徑發(fā)現(xiàn)表大小MAX_RREQ_ENTRIES，網(wǎng)絡中可以同時執(zhí)行的路徑發(fā)現(xiàn)操作的個數(shù)6. ZDO消息請求(ZDO Message requests)ZDO模塊提供功能用來發(fā)送ZDO服務發(fā)現(xiàn)請求消息，接收ZDO服務發(fā)現(xiàn)回復消息。下圖描述了應用程序發(fā)送IEEE 地址請求和接收IEEE地址回復的函數(shù)調(diào)用。ZDO IEEE地址請求及應答下面這個例子，一個應用程序想知道什么時候一個新的設(shè)備加入網(wǎng)絡。一個應用想要接收所有ZDO設(shè)備的通知信息。ZDO Device Announce delivered to an application7. 便攜式設(shè)備(Portable Devices)在ZigBee2006中終端節(jié)點就是便攜式的設(shè)備。這就意味著當一個終端節(jié)點沒有偵聽到它的父節(jié)點回應(超出范圍或者無法勝任)，它將試著重新加入網(wǎng)絡(加入到另一個新的父親節(jié)點)。沒有設(shè)置或者編譯標志位來設(shè)置這個選項。終端節(jié)點通過巡檢(MAC 數(shù)據(jù)請求)失敗或者通過數(shù)據(jù)消息失敗偵聽它的父親節(jié)點都沒有回應。MAX_POLL_FAILURE_RETRIES用來控制失敗的敏感度。這個值可以在f8wConfig.cfg文件中修改。并且，這個值越大敏感度就越低，重新加入網(wǎng)絡需要的時間就更長。當網(wǎng)絡層偵測到它的父親節(jié)點沒有回應，它將調(diào)用ZDO_SynIndicationCB()函數(shù)，這個函數(shù)將啟動重新加入。重新加入過程首先對已有的父親節(jié)點進行孤兒掃描(orphan-scan)，然后掃描潛在的父親節(jié)點并且跟它的潛在父節(jié)點加入網(wǎng)絡。在一個安全網(wǎng)絡中，假設(shè)設(shè)備都擁有一個鑰匙，新的鑰匙不用在分發(fā)給設(shè)備。8. 端到端確認(End-to-end acknowledgements)對于非廣播消息，有兩種基本的消息重試類型：端到端的確認(APS ACK)和單級確認(single hop acknowledgement)(MAC ACK)。MAC ACK默認情況下是一直打開的，通常能夠充分保證網(wǎng)絡的高可靠性。為了提供附加的可靠性，同時使發(fā)送設(shè)備能夠得到數(shù)據(jù)包已經(jīng)被發(fā)送到目的地的確認，可以使用APS ACK。APS acknowledgement在APS層完成，是從目標設(shè)備到源設(shè)備的一個消息確認系統(tǒng)。源設(shè)備將保留這個消息知道目標設(shè)備發(fā)送一個APS ACK消息表明它已經(jīng)收到了消息。對于每個發(fā)出的消息可以通過調(diào)用函數(shù)AF_DataRequest()的選項來使能/禁止來禁止這個功能。這個選項區(qū)域是一個位映射選項，對于將要發(fā)送的消息的選項區(qū)域或上(OR)AF_ACK_REQUEST就可以使能APS ACK。消息重試(如果APS ACK消息沒有收到)的次數(shù)和重試之間的時間間隔的配置項在f8wConfig.cfg文件中。APSC_MAX_FRAME_RETRIES是APS層在放棄發(fā)送數(shù)據(jù)之前，沒有收到APS ACK確認重新發(fā)送消息的次數(shù)。APSC_ACK_WAIT_DURATION_POLLED是重新發(fā)送之間的時間間隔。9. 其他(Miscellaneous)9.1 配置信道(Configuring channel)每一個設(shè)備都必須有一個DEFAULT_CHANLIST來控制信道集合。對于一個ZigBee協(xié)調(diào)起來說，這個表格用來掃描噪音最小的信道。對于終端節(jié)點和路由器幾點來說，這個列表用來掃描并加入一個存在的網(wǎng)絡。9.2 配置PAN ID和要加入的網(wǎng)絡(Configuring PAN ID and network to join)這個可選配置項用來控制ZigBee路由器和終端節(jié)點要加入那個網(wǎng)絡。文件f8wConfg.cfg中的ZDO_CONFIG_PAN_ID參數(shù)可以設(shè)置為一個00x3FFF之間的一個值。協(xié)調(diào)器使用這個值，作為它要啟動的網(wǎng)絡的PAN ID。而對于路由器節(jié)點和終端節(jié)點來說只要加入一個已經(jīng)用這個參數(shù)配置了PAN ID的網(wǎng)絡。如果要關(guān)閉這個功能，只要將這個參數(shù)設(shè)置為0xFFFF。要更進一步控制加入過程，需要修改ZDApp.c文件中的ZDO_NetworkDiscoveryConfirmCB函數(shù)。9.3 最大有效載荷大小(Maximum payload size)對于一個應用程序最大有效載荷的大小基于幾個因素。MAC層提供了一個有效載荷長度常數(shù)102。NWK層需要一個固定頭大小，一個有安全的大小和一個沒有安全的大小。APS層必須有一個可變的基于變量設(shè)置的頭大小，包括ZigBee協(xié)議版本，KVP的使用和APS幀控制設(shè)置等等。最后，用戶不必根據(jù)前面的要素來計算最大有效載荷大小。AF模塊提供一個API，允許用戶查詢棧的最大有效載荷或者最大傳送單元(MTU)。用戶調(diào)用函數(shù)afDataReqMTU(見af.h文件)，該函數(shù)將返回MTU或者最大有效載荷大小。typedef structuint8 kvp;APSDE_DataReqMTU_t aps;afDataReqMTU_t; uint8 afDataReqMTU( afDataReqMTU_t* fields ) 通常afDataReqMTU_t結(jié)構(gòu)只需要設(shè)置kvp的值，這個值表明KVP是否被使用。而aps保留。9.4 離開網(wǎng)絡(Leave Network)ZDO管理器執(zhí)行函數(shù)“ZDO_ProcessMgmtLeaveReq”，這個函數(shù)提供對“NLME-LEAVE.request”原語的訪問?！癗LME-LEAVE.request”原語設(shè)備移除它自身或者它的一個兒子設(shè)備。ZDO_ProcessMgmtLeaveReq根據(jù)提供給它的IEEE地址移除設(shè)備。如果設(shè)備要移除它自己，它需等待大約5秒鐘然后復位。一旦設(shè)備復位它將重新回來，并處于空閑模式。它將不在試圖連接或者加入網(wǎng)絡。如果設(shè)備要移除它的兒子設(shè)備，它將從本地的群從表(accociation table)中刪除該設(shè)備。只有在它的兒子設(shè)備是個終端節(jié)點的情況下，NWK地址才會被重新使用。如果兒子節(jié)點是個路由器設(shè)備，NWK地址將不再使用。如果一個兒子節(jié)點的父親節(jié)點離開了網(wǎng)絡，兒子節(jié)點依然存在于網(wǎng)絡。盡管“NLME-LEAVE.request”原語提供了一些可選參數(shù)，但是ZigBee2006(TI當前的應用也一樣)卻限制了這些參數(shù)的使用?，F(xiàn)在，在ZDO_ProcessMgmtLeaveReq函數(shù)中使用的可選參數(shù)(“RemoveChildren”、“Rejion”and “Silent”)都應該使用默認值。如果改變這些值，將會發(fā)生不可預料的結(jié)果。9.5 描述符(Descriptors)ZigBee網(wǎng)絡中的所有設(shè)備都有一個描述符，用來描述設(shè)備類型和它的應用。這個信息可以被網(wǎng)絡中的其他設(shè)備獲取。配置項在文件ZDOConfig.h和ZDOConfig.c中定義和創(chuàng)建。這兩個文件還包含節(jié)點，電源描述符和默認用戶描述符。確認改變這些描述符來定義你的網(wǎng)絡。9.6 非易失性存儲項(Non-volatile Memory Items)9.6.1 網(wǎng)絡層非易失性存儲器(Network Layer Non-Volatile Memory)ZigBee設(shè)備有許多狀態(tài)信息需要被存儲到非易失性存儲空間中，這樣能夠讓設(shè)備在意外復位或者斷電的情況下復原。否則它將無法重新加入網(wǎng)絡或者起到有效作用。為了啟用這個功能，需要包含NV_RESTORE編譯選項。注意，在一個真正的ZigBee網(wǎng)絡中，這個選項必須始終啟用。關(guān)閉這個選項的功能也僅僅是在開發(fā)階段使用。ZDO層負責保存和恢復網(wǎng)絡層最重要的信息，包括最基本的網(wǎng)絡信息(Network Information Base NIB，管理網(wǎng)絡所需要的最基本屬性)；兒子節(jié)點和父親節(jié)點的列表；包含應用程序綁定表。此外，如果使用了安全功能，還要保存類似于幀個數(shù)這樣信息。當一個設(shè)備復位后重新啟動，這類信息恢復到設(shè)備當中。如果設(shè)備重新啟動，這些信息可以使設(shè)備重新恢復到網(wǎng)絡當中。在ZDAPP_Init中， 函數(shù)NLME_RestoreFromNV()的調(diào)用指示網(wǎng)絡層通過保存在NV中的數(shù)據(jù)重新恢復網(wǎng)絡。如果網(wǎng)絡所需的NV空間沒有建立，這個函數(shù)的調(diào)用將同時初始化這部分NV空間。9.6.2 應用的非易失性存儲器(Application Non-Volatile Memory)NV同樣可以用來保存應用程序的特定信息，用戶描述符就是一個很好的例子。NV中用戶描述符ID項是ZDO_NV_USERDESC(在ZComDef.h中定義)。在ZDApp_Init()函數(shù)中，調(diào)用函數(shù)osal_nv_item_init()來初始化用戶描述符所需要的NV空間。如果這個針對這個NV項，這個函數(shù)是第一次調(diào)用，這個初始化函數(shù)將為用戶描述符保留空間，并且將它設(shè)置為默認值ZDO_DefaultUserDescriptor。當需要使用保存在NV中的用戶描述符時，就像ZDO_ProcessUserDescReq()(在ZDObject.c中)函數(shù)一樣，調(diào)用osal_nv_read()函數(shù)從NV中獲取用戶描述符。如果要更新NV中的用戶描述符，就像ZDO_ProcessUserDescSet()(在ZDObject.c中)函數(shù)一樣，調(diào)用osal_nv_write()函數(shù)更新NV中的用戶描述符。記住：NV中的項都是獨一無二的。如果用戶應用程序要創(chuàng)建自己的NV項，那么必須從應用值范圍0x02010x0FFF中選擇ID。10. 安全(Security)10.1 概述(Overview)ZigBee security is built with the AES block cipher and the CCM mode of operation as the underlying security primitive。AES/CCM安全算法是ZigBee聯(lián)盟以外的研究人員發(fā)明的，并且廣泛應用于其他通訊協(xié)議之中。ZigBee提供如下的安全特性：l 構(gòu)造安全 (Infrastructure security)l 網(wǎng)絡訪問控制(Network access control)l 應用數(shù)據(jù)安全10.2 配置(Configuration)為了擁有