一文读懂zigbee技术的协议原理

一.前言

从今天开始，我们要正式开始进行zigbee相关的通信实验了，我所使用的协议栈是ZStack 是TI ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0版本，大家也可以从TI的官网上直接下载TI公司为cc2530写的协议栈代码，毕竟，我们作为初学者，应该先不要去深究协议栈是怎么用代码编写的，毕竟zigbee已经相当成熟了，我们应该先学会使用zigbee协议栈进行通信，并能应用于实际项目中，比如说智能家具，不知道大家是不是有同感，所以下面我就先给大家介绍一下zigbee通信的原理以及体系架构。

二.ZStack 体系架构

ZStack 的体系结构由称为层的各模块组成。每一层为其上层提供特定的服务：即由数据服务实体提供数据传输服务；管理实体提供所有的其他管理服务。每个服务实体通过相应的服务接入点(SAP) 为其上层提供一个接口，每个服务接入点通过服务原语来完成所对应的功能。

ZStack 根据IEEE 802.15.4 和ZigBee 标准分为物理层，介质接入控制层，网络层，应用层。物理层提供了基础的服务，数据传输和接收，网络层提供了各个节点连入的服务，是zigbee网络通信的关键，应用层是我们关注的重点，提供了应用的框架和ZDO。大家如果想了解体系结构的具体内容，可以自己去看说明文档，下面我给大家介绍一下zigbee工作原理。

ZStack 采用操作系统的思想来构建，采用事件轮循机制，而且有一个专门的Timer2 来负责定时。从CC2530 工作开始，Timer2 周而复始地计时，有采集、发送、接收、
显示…等任务要执行时就执行。当各层初始化之后，系统进入低功耗模式，当事件发生时，唤醒系统，开始进入中断处理事件，结束后继续进入低功耗模式。如果同时有几个事件发生，判断优先级，逐次处理事件。这种软件构架可以极大地降级系统的功耗。

整个ZStack 的主要工作流程，如图所示，大致分为以下6 步：
(1) 关闭所有中断；
(2) 芯片外部(板载外设)初始化；
(3) 芯片内部初始化；
(4) 初始化操作系统；
(5) 打开所有中断；
(6) 执行操作系统。

这就是zigbee处理任务的大致过程。

三.代码分析

协议栈的代码很多，而且很复杂，上图就明白了。。。

这还只是一部分，所以我们先不用太过于专注于协议栈的编写，而是要学会如何用，我们主要学习和配置的就是图中SampleApp.c这个文件，它主要就是应用于应用的，我们面对不同的应用，只要修改它和底层的配置文件就行了。它里面有6个非常重要的函数，这6 个函数，有关于初始化用户功能
的；有关于所有事件的 处理的；有按键服务功能编写的；有接收数据的处理的；有数据发送函数的编写的。下面我们就对这6 个函数进行分析：

void SampleApp_Init( uint8 task_id )

这是一个用户用于初始化任务的函数，它是在系统初始化阶段被调用的，而且，在调用它的时候，它里面应该有相应任务的初始化(也就是说，用户有什么初始化，都是放在这个函数里)，比如：硬件初始化、数据表初始化、电源初始化等等。

uint16 SampleApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )

这是一个事件处理函数(所有事件都是它管理)，当有已登记的事件发生时，它就被主函数调用来对事件进行处理，这些事件包括：定时器、消息、以及用户定义的事件等
等。
这个函数的功能包括：按键处理，数据接收，数据发送。当然，用户可以自己添加其它事件，我们就在这个函数添加自己的串口事件。

void SampleApp_HandleKeys( uint8 shift, uint8 keys )

这个函数是给SampleApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )调用的：当按键按下后，就会执行SampleApp_ProcessEvent 函数里的case KEY_CHANGE ，这个case 的服务函数就是SampleApp_HandleKeys( uint8 shift, uint8 keys )，我们可以在这个函数里添加按键判断，判断哪个按键，然后执行相关任务。

void SampleApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt )

这个函数管理所有接收到的数据，至于数据来自哪个设备，它是根据簇ID 来分辨的。
函数里面就是一个switch 语句，关键是case 及其后面的服务函数。用户可以根据不同的功能，定义不同的簇ID(在SampleApp.h 里进行)，然后在这个switch 语句里添加一个以簇ID 来命名的case，并在case 里面编写自己的应用程序。

void SampleApp_SendPeriodicMessage( void )

这个函数，是一个周期性数据发送函数，它是设备设置为周期性广播的时候调用的，它是我们设置发送数据的地方。

void SampleApp_SendFlashMessage( uint16 flashTime )

这个函数是void SampleApp_HandleKeys( uint8 shift, uint8 keys )函数的一个服务函数，我们也是极少用到这个函数的，故不作详解。

上述就是常用的6个函数，对于初学者，会使用zigbee协议进行应用就够了，先对驱动进行移植，在进行硬件进行初始化，在修改这6个函数，就可以对zigbee进行简单的应用了，今天就先写到这里了，协议栈代码太多了我就不贴出来了，需要的朋友联系我，大家相互学习，这只是我的一点体会。