Zigbee开发调研报告.docxVIP

Zigbee开发调研报告本报告着重介绍了Zigbee开发中的关于协议的技术，并针对我们关心的协议修改、算法设计进行了可行性分析。最后介绍了市场上符合我们需求的开发板。1、关于自己开发协议算法的调研情况IEEE 802.15.4规定了MAC和PHY层，我所调研的几款芯片都是具备了符合802.15.4的物理层调制等技术的射频芯片，一般的使用是将协议栈下载到芯片内运行，这其中可以自己进行修改设计的地方很多，甚至可以自己编程序开发协议栈。同时还有很多开源的免费协议栈可以在网上下载使用。但是像TI提供的z-stack协议栈并非完全开源，我们不可以修改所有部分，这些商业应用协议栈比较完善，应用层直接调用即可。具体技术要在开发中学习研究，比如开发中可以使用协议分析软件看到所有封包的每一字节，要有了一定认识了解后才好做进一步的符合自己需求的网络算法设计。Zigbee协议栈主要由zigbee联盟制定，ZigBee联盟不对协议栈级的兼容性进行测试，仅在平台或产品级执行测试。如果一家软件协议栈公司希望销售基于ZigBee标准的协议栈，其必须是一名联盟成员。如果希望开发免费使用的协议栈，那么就不要求是联盟成员。如果希望在其产品上使用标识，就必须获得ZigBee产品认证。因此只要ZigBee联盟认证的协议栈都互相兼容。zigbee协议栈主要由TI公司的z-stack方案（代表芯片为cc2430，cc2530）和Jennic公司的方案（代表芯片为JN5121）。建议用该芯片公司提供的方案，因为芯片公司会提供基于该芯片的详细例程，数据手册。2、协议介绍Zigbee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，IEEE 802.15.4定义了协议的MAC和PHY层。Zigbee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC`层，以及Zigbee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。图1-1给出了这些组件的概况。2.1 物理层物理层主要完成以下工作：激活和禁用射频收发器，对信道进行能量检测ED(Energy Detect)，提供所接收数据包的链路质量指示LQI(Link Quality Indication)，空闲信道评估CCA(Clear Channel Assessment)，信道频率选择，数据发送和接收等。2.2 媒体访问控制层MAC层提供MAC层数据服务和MAC层管理服务，起主要功能包括采用CSMA/CA进行信道访问控制、信标帧发送、同步服务和提供MAC层可靠传输机制。2.3网络层ZigBee协议栈的核心部分在网络层（NWK），ZigBee网络层的主要功能是提供一些必要的函数，确保MAC层正常工作，并为应用层提供合适的服务接口，为此，网络层提供了两个必须的功能服务实体，分别是数据服务实体（NLDE）和管理服务实体（NLME）。网络层的主要职责包括提供设备加入网络和离开网络的机制，提供数据帧传输的安全机制和路由机制。另外，发现并保持设备间的路由，发现一跳邻居并存储潜在邻居信息也是由网络层完成的。ZigBee网络层支持的网络拓扑有星型、树型和网型三种。对于ZigBee协调器来说，其网络层还必须负责启动一个新的网络，给新的关联设备分配地址等工作。3、Zigbee的网络配置在一个Zigbee网络中，至少存在一个FFD充当整个网络的协调点，即PAN协调点，Zigbee中也称作Zigbee协调点。一个Zigbee网络只有一个PAN协调点。通常，PAN协调点是一个特殊的FFD，它具有较强大的功能，是整个网络的主要控制者，它负责建立新的网络、发送网络信标、管理网络中的节点以及存储网络信息等。FFD和RFD都可以作为终端节点加入Zigbee网络。此外，普通FFD也可以在它的个人操作空间（POS）中充当协调点，但它仍然受PAN协调点的控制。Zigbee中每个协调点最多可连接255个节点，一个Zigbee网络最多可容纳65535个节点。4、Zigbee的组网技术Zigbee中，只有PAN协调点可以建立一个新的Zigbee网络。当Zigbee PAN协调点希望建立一个新网络时，首先扫描信道，寻找网络中的一个空闲信道来建立新的网络。如果找到了合适的信道，Zigbee协调点会为新网络选择一个PAN标识符（PAN标识符是用来标识整个网络的，因此所选的PAN标识符必须在信道中是唯一的）。一旦选定了PAN标识符，就说明已经建立了网络，此后，如果另一个Zigbee协调点扫描该信道，这个网络的协调点就会响应并声明它的存在。另外，这个Zigbee协调点还会为自己选择一个16bit网络地址。Zigbee网络中的所有节点都有一个64 bit IEEE扩展地址和一个16 bit网络地址，其中，16bit的网络地址在整个网络中是