KC14-智慧商超工程应用系统 基于Z-Stack的组网实训 KC14141419-r12-知识拓展：基于Z-Stack的点对点通信.ppt

* 技能操作实务 模块四：智慧商超应用软件开发 * TRANSITION PAGE 过渡页 基于Z-Stack的点对点通信 一、实训目的 通过实训， 掌握在IAR环境下Z-Stack的使用， 了解Z-Stack的基本架构， 学会在IAR环境下Z-Stack的应用层的开发， 能基于Z-Stack实现两个ZigBee节点进行点对点通信。 二、实训内容 采用两个ZigBee模块，一个作为协调器（ZigBee节点1），另一个作为终端节点（ZigBee节点2），当ZigBee节点2发送“NEWLab”六个字符，ZigBee节点1收到数据后，对接收到的数据进行判断，如果收到的数据正确，则ZigBee节点1上LED2会闪烁，否则点亮LED2。 ? ? ZigBee节点2 终端节点或路由器 ZigBee节点1 协调器 ? ZigBee无线网络 ? ? NEWLab NEWLab 三、实训原理 TI公司推出CC253x射频芯片的同时，还向用户提供了ZigBee的Z-Stack协议栈，这是经过ZigBee联盟认可，并被全球很多企业广泛采用的一种商业级协议栈。Z-Stack协议栈中包括一个小型操作系统（抽象层OSAL），Z-Stack协议栈是半开源的。对于用户来说，只能使用API来调用相关库函数。 IAR公司开发的IAR Embedded Workbench for 8051软件可以作为Z-Stack协议栈的集成开发环境。 。 三、实训原理 Zigbee协议介绍 1、分成7层 应用层（处理网络应用程序） 表示层（数据表示） 会话层（主机间通信） 传输层（端到端连接） 网络层（网络寻址和路由） 数据链路层（介质访问控制） 物理层（比特数据传输） Zigbee各层结构 三、实训原理 Z-stack协议介绍 分成7层 1. 物理层（PHY）（天线传输数据） 物理层负责将数据通过发射天线发送出去，以及从天线上接收数据。 2. 介质访问控制层（MAC）（两点之间的通信建立） 介质访问控制层提供点对点通信的数据确认，以及一些用于网络发现和网络形成的命令，但是介质访问控制层不支持多跳、网型网络等拓扑结构。 3. 网络层（NWK）（建立组网状态、网状、星型、树形） 网络层主要是对网型网络提供支持，如在全网范围内发送广播包，为单播数据包选择路由，确保数据包能够可靠地从一个节点发送到另一个节点。此外，网络层还具有安全特性，用户可以自行选择所需要的安全策略。 4. 应用层（APS）（主要给用户开发的地方） （1）应用程序支持子层主要提供一些API函数供用户调用，此外，绑定表也是存储在应用程序支持子层。（提供一些API函数，供调用） （2）应用程序框架中包括了最多240个应用程序对象，每个应用程序对象运行在不同的端口上。因此，端口的作用是区分不同的应用程序对象。（用于开发不同的功能） （3）ZDO设备对象是运行在端口0的应用程序，对整个ZigBee设备的配置和管理，用户应用程序可以通过端口0与ZigBee协议栈的应用程序支持子层、网络层进行通信，从而实现对这些层的初始化工作。（中间件，用于搭接应用程序对象和其它层的通信） 跟zigbee协议一样 三、实训原理 Zigbee中设备介绍 1、设备（device） 一个节点就是一个设备，对应一个无线单片机（cc2530），一个设备有一个射频端、具有唯一的IEEE地址（64位）和网络地址（16位）。 在ZigBee网络中存在三种设备类型： 协调器（Coordinator）、 路由器（Router） 终端设备（End-Device） ZigBee网络中只能有一个协调器，可以有多个路由器和多个终端设备。 上图所示，黑色节点为协调器，灰色节点路由器，白色节点为终端设备。 三、实训原理 Zigbee设备介绍 1、协调器的作用 ① 协调器是每个独立的Zigbee网络中的核心设备，也是唯一一个协调器设备，负责选择一个信道和一个网络ID（也称PAN ID），启动整个ZigBee网络。 ② 协调器也可以用来协助建立网络中安全层和应用层的绑定。 ③ 协调器的主要角色是负责建立和配置网络。由于Zigbee网络本身的分布特性，一旦Zigbee网络建立完成后，整个网络的操作就不再依赖协调器是否存在，与普通的路由器没有什么区别。 2、路由器的作用 ① 允许其他设备加入网络，多跳路由协助由终端设备通信。 ② 一般情况，路由器需要一直处于工作状态，必须使用电力电源供电。但是当使用树型网络拓扑结构时，允许路由器间隔一定的周期操作一次，则路由器可以使用电池供电。 三、实训原理 Z-stack相关术语 3、终端设备（终端节点）的作用 ① 终端设备是Zigbee实现低功耗的核心，它的入网过程和路由器是一样的。终端设备没有维持网络结构的职责，所以它并不是时刻都