畢業(yè)設(shè)計Zigbee無線路由器的設(shè)計

1、 本本 科科 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計（論文）計（論文）學 院 電氣與信息工程學院 專 業(yè) 電子信息工程 學生姓名 班級學號 0745531240 指導教師 二零一一年六月 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：zigbee 無線路由器的設(shè)計一、一、畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容及要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、達到的指標和應做的實驗等）1 提供條件： zigbee 開發(fā)板，iar 開發(fā)環(huán)境、protel99 軟件等2 設(shè)計內(nèi)容與要求:(1) 調(diào)研收集分析有關(guān)資料，總結(jié) zigbee 無線路由器的結(jié)構(gòu)特點；(2) 確定 zigbee 無線路由器的結(jié)構(gòu)設(shè)計總體方案;(3) 繪制 zigbee 無線路由器的電路框圖、程序流程圖等

2、；(4) 設(shè)計 zigbee 無線路由器的電路圖和程序。 二、二、完成后應交的作業(yè)（包括各種說明書、圖紙等）1. 開題報告一份;2. 畢業(yè)設(shè)計論文一份（不少于 1.5 萬字） ；3. 外文譯文一篇（不少于 5000 英文單詞） ；4. 畢業(yè)設(shè)計源程序一份（含相關(guān)使用說明） 。三、三、完成日期及進度2011 年 3 月 1 日至 2011 年 7 月 2 日，共 18 周。進度安排：起止日期工 作 內(nèi) 容目 標3.13.7理解畢業(yè)設(shè)計任務，查閱相關(guān)資料。開題報告3.83.28熟悉軟件。3.294.11系統(tǒng)設(shè)計。4.126.13系統(tǒng)調(diào)試。中期檢查6.14.27整理文檔，撰寫畢業(yè)設(shè)計論文。畢業(yè)設(shè)計論

3、文 6.287.2上交材料；答辯。 四、主要參考資料（包括書刊名稱、出版年月等）:1電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 1998。72模擬電子線路2 電子科技大學出版社 2004.73sp430 系列 16 位超低功耗單片機原理與實踐 沈建華 編著 北京航空航天大學出版社 2008.74msp430 單片機基礎(chǔ)與實踐 謝興紅 編著 北京航空航天大學出版社 2008.15mcs-51 單片機原理及應用實例 清華大學出版社 2004.36單片機應用系統(tǒng)設(shè)計 北京航空航天大學出版社 1996.127.8051 單片機基礎(chǔ)教程 科學出版社 2003.98.基于 mcs-51 單片機的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計 電子工業(yè)

4、出版社 2004.7 系(教研室)主任： （簽章） 年 月 日 學院主管領(lǐng)導： （簽章） 年 月 日江蘇科技大學本科畢業(yè)論文zigbee 無線路由器的設(shè)計the zigbee wireless router design 第 i 頁摘摘 要要zigbee 是一種網(wǎng)絡容量大，節(jié)點體積小，架構(gòu)簡單，低速率，低功耗的無線通信技術(shù)。由于節(jié)點體積小，且能自動組網(wǎng)，所以布局十分方便。網(wǎng)絡具有很強的自愈能力，任何一個節(jié)點的失效都不會影響整體，特別適合用來組建無線傳感網(wǎng)絡，而這里的一個重要邏輯設(shè)備就是 zigbee 無線路由器，起中繼轉(zhuǎn)發(fā)的作用。zigbee 技術(shù)由 zigbee 聯(lián)盟開發(fā)，這是一個由原始設(shè)備

5、制造商，技術(shù)供應商和半導體產(chǎn)商加盟的組織。zigbee 的基礎(chǔ)是 ieee 802.15.4，這是 ieee 無線個域網(wǎng)工作組的一項標準被稱作 ieee 802.15.4（zigbee）技術(shù)標準。zigbee 技術(shù)的應用前景被看好。在未來的幾年里，它將在工業(yè)控制，工業(yè)無線定位，家庭網(wǎng)絡，汽車自動化，樓宇自動化，消費電子，醫(yī)用設(shè)備控制等多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛的應用。特別是家庭自動化和工業(yè)控制將成為今后 zigbee 芯片的主要應用領(lǐng)域。本文將對應用開發(fā)的軟件核心 zigbee 協(xié)議棧的組成結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方法進行介紹，完成 zigbee 無線路由器的硬件設(shè)計和軟件配置，實現(xiàn)開關(guān)控制燈的路由功能演示實驗。設(shè)計

6、中采用了 cc2430eb 開發(fā)板和 altium designer，iar embedded workbench for mcs 51 等軟件開發(fā)環(huán)境。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：zigbee 協(xié)議棧；無線路由器；ieee 802.15.4； 第 ii 頁abstractzigbee is a kind of wireless communications technology ，the network capacity is large, the nodal point volume is small, the structure is simple, low speed rate and low-po

7、wer.because the nodal point volume is small, and it can organize the network automatically, so layout is very convenient.the network has very strong capability of automatic heal, the lapse of the whichever nodal point cant effected whole, specially suited to be used to organize a wireless sensor net

8、work, an important logic equipment here is a wireless zigbee router,playing the role of the relay. zigbee is developed by the zigbee alliance. it is an organization of semiconductor manufacturers，technology providers，and original equipment manufacturethe zigbee foundation is ieee 802.15.4, this is a

9、 ieee wireless personal area network teams standard called as ieee 802.15.4 (zigbee) the technical standard. the zigbee technologys application foreground is been optimistic about. in the next few years, it will realize the widespread application in the industrial control, the industry wireless loca

10、lization, the family network, the autocar automation, the building automation, the consumer electronics, the medical device control and so on many domains. specially the household automation and the industrial control will become the zigbee chip main application domain from now on. this article will

11、 introduce zigbee protocol stack of the application development s software core ,composition structure and the method to carry on, that completes the hardware design and the software disposition of the zigbee wireless router , realizes the light switch control for routing function demonstration expe

12、riment. this design use cc2430eb evaluation board , altium designer and iar embedded workbench for 8051.keywords：zigbee protocol stack; wireless router; ieee 802.15.4; 第 iii 頁目 錄第一章第一章 緒論緒論.11.1 引言.11.2 zigbee 技術(shù).21.2.1 zigbee 技術(shù)的發(fā)展.21.2.2 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀.21.2.3 zigbee 技術(shù)的特點和關(guān)鍵技術(shù).31.3 選題的目的和意義.41.4 本文的工作內(nèi)容

13、.5第二章第二章 ieeeieee 802.15.4802.15.4 通信層通信層.62.1 物理層（phy）.62.1.1 無線信道的分配.62.1.2 物理層的主要功能.72.1.3 ieee 802.15.4 的調(diào)制方式.82.1.4 ppdu 格式.92.1.5 數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收.102.2 介質(zhì)訪問控制層規(guī)范（mac）.102.2.1 信標和非信標模式.112.2.2 數(shù)據(jù)傳送模式.122.2.3 mac 層通用幀格式.13第三章第三章 zigbeezigbee 的基本概念和基本術(shù)語的基本概念和基本術(shù)語.163.1 zigbee 的基本術(shù)語.163.1.1 設(shè)備類型(device t

14、ypes).163.1.2 端點（endpoint）.173.1.3 zigbee 網(wǎng)絡中的三類地址.183.1.4 屬性（attribute）.183.1.5 簇（cluster）.193.1.6 配置文件(profile).193.1.7 綁定（binding）.19第四章第四章 zigbeezigbee 協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)和原理協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)和原理.204.1 zigbee 體系結(jié)構(gòu).204.2 網(wǎng)絡層的原理.214.2.1 網(wǎng)絡層幀結(jié)構(gòu).214.3 網(wǎng)絡層管理服務功能.224.3.1 網(wǎng)絡維護之建立網(wǎng)絡.23 第 iv 頁4.3.2 .怎樣加入網(wǎng)絡.254.3.3 怎樣離開網(wǎng)絡.264

15、.4 網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)的發(fā)送與接送.274.4.1 各層幀結(jié)構(gòu)的構(gòu)成.294.5 路由選擇.294.5.1 路由成本.294.5.2 路由表.304.5.3 路由選擇.304.6 網(wǎng)絡層的地址分配.324.7 基本路由算法.334.7.1 路由函數(shù).34第五章第五章 zigbeezigbee 無線路由器硬件設(shè)計無線路由器硬件設(shè)計.375.1 主電路設(shè)計.375.1.1 cc2430 外圍電路設(shè)計.375.1.2.電源電路與上電復位電路.385.1.3.串口電路.385.1.4.按鍵電路.395.1.5.led 顯示.395.1.6 排針引出調(diào)試端口和部分芯片引腳.405.2 pcb 的設(shè)計.40第六

16、章第六章 zigbeezigbee 無線路由器的軟件設(shè)計無線路由器的軟件設(shè)計.416.1 操作系統(tǒng)抽象層（osal）.416.1.1 os 術(shù)語.416.1.2 協(xié)議棧的架構(gòu).426.1.3 z-stack 相關(guān)的 iar 工程選項設(shè)置.456.2 z-stack 軟件架構(gòu).466.2.1 任務的初始化和處理函數(shù).476.2.2 任務的調(diào)度.486.3 時間管理 api.526.4 建立自己的應用.536.4.1 設(shè)備信息配置.566.4.2 協(xié)調(diào)器的建網(wǎng).596.4.3 綁定.606.4.4 綁定解除.616.5 路由功能演示.61第七章第七章 協(xié)議分析儀的使用協(xié)議分析儀的使用.647.1

17、協(xié)議分析儀.647.2 燈開關(guān)實驗中的數(shù)據(jù)捕獲.64 第 v 頁結(jié)結(jié) 語語.67致致 謝謝.68參參 考考 文文 獻獻.69附附 錄錄.70 第 1 頁第一章第一章 緒論緒論1.11.1 引言引言 隨著通信技術(shù)的發(fā)展，短距離無線通信技術(shù)已逐漸成為無線通信技術(shù)的一個重要分支。這是因為在現(xiàn)實生活中，存在著許多這樣的應用需求，系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通常為小量的突發(fā)信號，即數(shù)據(jù)特征為數(shù)據(jù)量小，要求進行實時傳送。如采用傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)，雖然能滿足上述要求，但存在著設(shè)備的成本高、體積大和能源消耗較大、組網(wǎng)困難等問題。針對這樣的應用場合，人們更希望利用具有低成本、體積小、能量消耗小和傳輸速率低的短距離無線通信技

18、術(shù)。無線傳感網(wǎng)絡是由大量體積小，成本低，具有無線通信，傳感，數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點組成的，傳感器節(jié)點一般由傳感單元，處理單元，收發(fā)單元，電源單元等功能模塊組成。在無線傳感網(wǎng)絡中，大量的傳感節(jié)點被布置在整個觀測區(qū)域中，各個傳感器節(jié)點將所探測到的有用信息通過初步的數(shù)據(jù)處理和信息融合后傳給用戶，數(shù)據(jù)傳送的過程是通過相鄰的節(jié)點接力傳送的方式傳送回基站。無線傳感器網(wǎng)絡是新一代的傳感器網(wǎng)絡，具有非常廣泛的應用前景，各國都非常重視無線傳感網(wǎng)絡的發(fā)展，ieee 正在努力推進無線傳感網(wǎng)絡的應用和發(fā)展，波士頓大學還創(chuàng)辦了傳感器網(wǎng)絡協(xié)會（sensor network consortium）,美國技術(shù)評論雜志在論述

19、未來新興十大技術(shù)時，更是將無線傳感器列入其中。在“中國未來 20 年技術(shù)預見研究”中共 157 個技術(shù)課題，其中 7 項式直接論述傳感網(wǎng)絡的。本文主要研究具有近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、大容量、高可靠度、高安全性的無線傳感器網(wǎng)絡新技術(shù)zigbee 技術(shù)，并給出cc2430 的硬件設(shè)計，協(xié)議棧的實現(xiàn)，路由算法的流程，以及協(xié)議棧各層的詳細介紹。 第 2 頁1.21.2 zigbeezigbee 技術(shù)技術(shù)1.2.11.2.1 zigbeezigbee 技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展蜜蜂在發(fā)現(xiàn)花叢后會通過一種特殊的肢體語言來告知同伴新發(fā)現(xiàn)的食物源位置等信息，這種肢體語言就是 zigzag 行舞

20、蹈，是蜜蜂之間一種簡單傳達信息的方式。借此意義 zigbee 作為新一代無線通訊技術(shù)的命名。簡單的說，zigbee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡，類似于 cdma 和 gsm 網(wǎng)絡。zigbee 數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡基站。通訊距離從標準的 75m 到幾百米、幾公里，并且支持無限擴展。zigbee 是一種新興的短距離，低速率無線網(wǎng)絡技術(shù)，它是一種介于無線標記技術(shù)和藍牙之間的技術(shù)提案。它此前被稱作“homerf lite”或“firefly”無線技術(shù)，主要用于近距離無線連接。它有自己的無線電標準，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一

21、個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們之間的通信效率非常高。2002 年下半年，英國 invensys 公司,日本三菱電子，motorola 和 philips 等國際知名的大公司宣布加入 zigbee 聯(lián)盟，該聯(lián)盟已有好幾百家成員企業(yè)，并仍在發(fā)展壯大。1.2.2 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀從 2003 年 12 月，chipcon 推出業(yè)界第一款 zigbee 收發(fā)器 cc2420 以來，各大半導體廠家可謂百家爭鳴，先后推出許多款 zigbee 收發(fā)芯片，其中仍然以chipcon 最受關(guān)注。2004 年 12 月，推出全球第一個 ieee 802.15.4/zigbee 片上系統(tǒng)（soc）

22、解決方案-cc2430 無線單片機，該款芯片內(nèi)部集成了一顆增強型的 8051 內(nèi)核以及業(yè)內(nèi)性能卓越的 zigbee 收發(fā)器 cc2420。2005 年 12 月，chipcon 再接再厲，推出內(nèi)嵌定位引擎的 zigbee/ieee 802.15.4 解決方案 第 3 頁cc2431。2006 年 2 月 ti 公司收購 chipcon 公司，以壯大其在 rf 行業(yè)的龍頭地位。之后 ti 在發(fā)布的 zigbee 收發(fā)器以及無線單片機上進行不斷的修訂，也陸續(xù)開發(fā)出具有針對性的開發(fā)系統(tǒng)，并于 2006 年 10 月把其自身的 msp430 處理器用于對于 zigbee 收發(fā)器的控制。2008 年 2

23、 月，推出第二代 zigbee/ieee 802.15.4收發(fā)芯片 cc2520 ，2008 年 4 月推出 zigbee 協(xié)處理器 cc2480，2008 年 6 月推出 2.4g 放大芯片 cc2591。 對于 zigbee 的協(xié)議棧，2004 年 12 月 zigbee 1.0 標準(又稱為 zigbee2004)敲定，之后于 2005 年 9 月公布并提供下載。于 2006 年 12 月進行標準修訂，推出zigbee 1.1 版(又稱為 zigbee2006)。zigbee 1.1 較原有 zigbee 1.0 作了若干修改，例如新增 zcl(zigbee cluster librar

24、y)、群化式裝置(group device)、多播(multicast)功效、直接透過無線方式(over the air；ota)進行組態(tài)配置，此外也移除了 kvp(key value pair)的信息格式。 然而 zigbee 1.1 依然無法達到最初的理想，此標準又于 2007 年 10 月完成再次修訂(稱為 zigbee2007/pro 或 zigbee pro 或 zigbee2007)，推出 zigbee pro feature set(簡稱：zigbee pro)的新標準。此新標準 zigbee 聯(lián)盟更專注 3 種應用類型的拓展包括：1.家庭自動化(home automation；

25、ha)、2.建筑/商業(yè)大樓自動化(building automation；ba)、3.先進抄表基礎(chǔ)建設(shè)(advanced meter infrastructure；ami)。在國內(nèi)上，嵌入式無線開發(fā)工具供應商成都無線龍通訊科技有限公司從2005 年就開始對 zigbee 無線網(wǎng)絡技術(shù)進行研發(fā)，并相繼跟隨芯片發(fā)展步伐推出相關(guān) zigbee 開發(fā)工具，如 zigbee2004 開發(fā)系統(tǒng) c51rf-3-jks；zigbee2006開發(fā)系統(tǒng) c51rf-3-pk；zigbee2007 開發(fā)系統(tǒng) c51rf-cc2520-pk；zigbee 協(xié)處理器 cc2480 開發(fā)工具 armrf2-str911

26、。國內(nèi)各所大學出版的圖書教材有，北京航空航天大學出版社出版； 第 4 頁1.2.3 zigbee 技術(shù)的特點和關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)的特點和關(guān)鍵技術(shù)zigbee 是一種無線連接,可工作在 2.4ghz(全球流行)、868mhz(歐洲流行)和915 mhz(美國流行)3 個頻段上,分別具有最高 250kbit/s、20kbit/s 和 40kbit/s 的傳輸速率,它的傳輸距離在 10-75m 的范圍內(nèi),但可以繼續(xù)增加。作為一種無線通信技術(shù),zigbee 具有如下特點: （1）.省電：兩節(jié)五號電池即可實現(xiàn)長達六個月到兩年的使用時間。工作模式下，zigbee 技術(shù)傳輸速率低，傳輸數(shù)據(jù)量小，因此信號的收發(fā)時間

27、很短；在非工作狀態(tài)下，zigbee 節(jié)點處于休眠模式。 （2）.可靠：采用了避免碰撞機制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；節(jié)點模塊之間具有自動動態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個 zigbee 網(wǎng)絡中通過自動路由的方式進行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃?。?）路由技術(shù)：路由技術(shù)是移動節(jié)點通信的基礎(chǔ)，也是移動自組織網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù)之一。與一般的蜂窩無線網(wǎng)絡不同，移動自組織網(wǎng)絡各節(jié)點間通過多跳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制進行數(shù)據(jù)交換，需要專門的路由協(xié)議進行分組轉(zhuǎn)發(fā)操作。（4）.時延短：針對時延敏感的應用做了優(yōu)化，通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短。（5）.網(wǎng)絡容量大：可支持多達

28、 65000 個節(jié)點。（6）.安全：zigbee 提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用通用的aes-128.（7）.高保密性：64 位出廠編號和支持 aes-128 加密。1.31.3 選題的目的和意義選題的目的和意義zigbee 是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率及低成本的雙向無線通信技術(shù)，建立在 ieee 802154 標準的基礎(chǔ)上，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信但是在 zigbee 傳感器網(wǎng)絡中，由于網(wǎng)絡內(nèi)節(jié)點 第 5 頁資源有限，數(shù)據(jù)包的傳送通常需要通過多跳通信方式到達目的端因此，數(shù)據(jù)包的傳送延遲和節(jié)點的剩余能量成為了路由設(shè)計的重點，如何根據(jù)不同的應用需

29、求設(shè)計高效率的路由選擇算法是實際應用中網(wǎng)絡層設(shè)計的一個主要任務zigbee 設(shè)備主要工作在 24 ghz 頻段上，這一特性決定了 zigbee 沒備的傳輸距離有限。為解決這個問題，必須使用 zigbee 路由器。路由器的主要功能是為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳的路徑，并將該數(shù)據(jù)幀有效的送到目的節(jié)點。好的路由器的設(shè)計，不僅能擴展數(shù)據(jù)傳輸距離，還可以可以節(jié)約網(wǎng)絡資源，大大提高通信速度。zigbee 網(wǎng)絡處于新技術(shù)的前沿，及時開展這項對人類未來生活影響深遠的前沿科技的研究，對整個國家的社會、經(jīng)濟將有重大的戰(zhàn)略意義。 1.41.4 本文的工作內(nèi)容本文的工作內(nèi)容在系統(tǒng)軟件設(shè)計方面，本文首先深入地研

30、究了 zigbee 協(xié)議棧 v1.1 (zigbee 2006)的整體框架和各層的功能再根據(jù) zigbee 網(wǎng)絡的設(shè)備構(gòu)成分別分析了協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備節(jié)點的協(xié)議棧。最后完成對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及zigbee 芯片 cc2430 的初始化程序等底層驅(qū)動的修改與編寫，添加自己的任務程序。在系統(tǒng)硬件設(shè)計方面，采用 cc2430rf 芯片，完成符合 zigbee 標準的嵌入式平臺的設(shè)計，包括原理圖設(shè)計、pcb 布線、焊接和調(diào)試。最后實現(xiàn)開關(guān)控制燈功能展示實驗，實現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)的基本功能。 第 6 頁第二章第二章 ieee 802.15.4 通信層通信層ieee 802.15.4 標準定義了協(xié)議棧的最下面兩層

31、：物理層（phy）和介質(zhì)接入控制子層（mac） 。zigbee 直接使用了這兩層，并在此基礎(chǔ)上定義了網(wǎng)絡層（nwk）和應用層（apl）架構(gòu)。下面我們具體介紹下這兩層的結(jié)構(gòu)和它們是如何工作的。2.1 物理層（物理層（phy）物理層定義了物理無線信道和與 mac 層之間的接口，提供物理層數(shù)據(jù)服務和物理層管理服務。物理層數(shù)據(jù)服務是從無線信道上收發(fā)數(shù)據(jù)，物理層管理服務維護一個與物理層相關(guān)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)庫。2.1.1 無線信道的分配無線信道的分配zigbee 的通信頻率由物理層來規(guī)范。zigbee 對于不同的國家和地區(qū)提供不同的工作頻率范圍。它所使用的頻率范圍分別為 2.4ghz 和 868/915 m

32、hz。因此，ieee 802.15.4 定義了兩個物理層標準，分別是 2.4ghz 物理層和 868/915 mhz 物理層。兩個物理層都是基于直接序列擴頻（dsss）技術(shù)，使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，其區(qū)別在于工作頻率，調(diào)制技術(shù)，擴頻碼片長度和傳輸速率的不同。通常，zigbee 硬件設(shè)備不能同時兼容兩個工作頻率，由于868868.6mhz 頻段，能夠提供 20kb/s 的傳輸速率，主要用于歐洲。902928mhz 頻段，能夠提供 40kb/s 的傳輸速率用于北美。由于這兩個頻段上無線信號的傳播損耗和所受到的無線電干擾均小，因此可以降低對接收機靈敏 第 7 頁度的要求，獲得較大的有效通信距離，

33、從而使用較少的設(shè)備即可覆蓋整個區(qū)域。24002483.5mhz 頻段可用于全球，采用 16 相調(diào)制技術(shù)，能夠提供 250kb/s 的傳輸速率我國采用的是 2400mhz 的工作頻率。ieee 802.15.4 規(guī)范定義了 27 個物理信道，信道編號從 0 到 26，每個具體的信道對應著一個中心頻率，這 27 個物理信道覆蓋了以上 3 個不同的頻段。這些信道的中心頻率按照如下公式定義(k 為信道數(shù))：fc =8683mhz，k=0；fc=906mhz+2(k-1)mhz，k=l，2，10；fc=2405mhz+5(k-11)mhz，k=1l，12，26。2.1.2 物理層的主要功能物理層的主要功

34、能 物理層功能相對簡單，主要是在硬件驅(qū)動程序的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和物理信道的管理。1. 數(shù)據(jù)傳輸包括數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；2. 管理服務包括信道能量監(jiān)測（energy detect，ed） ，鏈接質(zhì)量指示（link quality indication，lqi）和空閑信道評估（clear channel assessment，cca）等。物理層主要完成：激活/休眠無線收發(fā)設(shè)備，對當前頻道進行能量檢測，鏈接質(zhì)量指示，為載波檢測多址與碰撞避免（csmaca）進行空閑頻道評估，頻道選擇，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等。 信道能量檢測為上層提供信道選擇的依據(jù)，主要是測量目標信道中接收信號的功率強度。該檢測本身不進行

35、解碼操作，檢測結(jié)果為有效信號功率和噪聲信號功率之和。 鏈接質(zhì)量指示為上層服務提供接收數(shù)據(jù)時無線信號的強度質(zhì)量信息，它要對檢測信號進行解碼，生成一個信噪比指標。 第 8 頁 空閑信道評估評判信道是否空閑。ieee 802.15.4 規(guī)范定義了三種空閑信道評估模式： 1.簡單判斷信道的信號能量，當信號能量低于某一門限值時就認為信道空閑； 2.判斷無線信號的特征，該特征包括兩個方面，即擴頻信號特征和載波頻率； 3.前兩種模式的綜合，同時檢測信號強度和信號特征，判斷信道是否空閑。 物理層 物理層管理實體數(shù)據(jù)服務接入點物理層實體服務接入點物理層個域網(wǎng)絡基本信息無線射頻服務接入點 圖 2.1 物理層結(jié)構(gòu)模

36、型由 2.1 圖所示，其中 無線射頻服務接入點是由驅(qū)動程序提供的接口，而數(shù)據(jù)服務接入點是物理層提供給上層即 mac 層的數(shù)據(jù)服務接口，物理層實體服務接入點式物理層給 mac 層提供的管理服務接口。2.1.3 ieee 802.15.4 的調(diào)制方式的調(diào)制方式已調(diào)制的信號ppdu 二進制數(shù)據(jù)流二進制比特數(shù)據(jù)符號數(shù)據(jù)符號片碼數(shù)據(jù)映射偏移正交相移鍵控（o-qpsk） 圖 2.2 2.4g 調(diào)制和擴展模塊如上圖 2.2 所示，2.4g 物理層將數(shù)據(jù)每字節(jié)的低四位和高四位分別映射組成數(shù)據(jù)符號（symbol） ，每個數(shù)據(jù)符號又被映射成 32 位偽隨機噪聲數(shù)據(jù)碼片最低有效位先傳 第 9 頁（chip） 。數(shù)據(jù)

37、碼片采用半正弦脈沖波形的偏移正交相移技術(shù)（o-qpsk）調(diào)制。每片的形狀如同半個正弦波，交替在同相(i)信道和正交相位(q)信道傳送。每個信道占用半個片碼偏移周期。如下圖 2.3 所示 圖 2.3 傳送符號 0 片碼序列時的 i/q 相位 tc=0.5us2.1.4 ppdu 格式格式 zigbee 物理層數(shù)據(jù)包由同步包頭，物理層包頭和物理層凈荷三部分組成。同步包頭由前同步碼和數(shù)據(jù)包（幀）定界符組成，用于獲取符號同步，擴頻碼同步和幀同步，也有助于粗略的頻率調(diào)整。物理層包頭指示凈荷部分的長度，凈荷部分含有 mac 層數(shù)據(jù)包，最大長度是 127 字節(jié)。如果數(shù)據(jù)包的長度類型為 5 字節(jié)或大于 8 字

38、節(jié)，那么物理層服務數(shù)據(jù)單元（psdu）攜帶 mac 層的幀信息（即 mac 層協(xié)議數(shù)據(jù)單元） 。 表 2.1 物理層數(shù)據(jù)包格式2 字節(jié)1 字節(jié)0-20 字節(jié) 2 字節(jié)幀控制域（fcf）數(shù)據(jù)序號地址信息幀校驗序列（fcs） 第 10 頁4 字節(jié)1 字節(jié)1 字節(jié)mac 頭（mhr）mac 校驗（mfr）前同步碼幀定界符幀長度（7 位）預留位（1位）mac 協(xié)議數(shù)據(jù)單元（mpdu）同步包頭物理層包頭phy 服務數(shù)據(jù)單元（psdu)2.1.5 數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收 基于 802.15.4 的 cc2430/2431 無線收發(fā)模塊，其無線核心部分是一個基于cc2420 射頻收發(fā)器。 cc24

39、30 的無線接收器是一個低中頻的接收器。接收到的射頻信號通過低噪聲放大器和正交降頻轉(zhuǎn)換到中頻。在中頻 2mhz 中，當 adc 模塊轉(zhuǎn)換時，輸入正交調(diào)相信號被過濾和放大。 cc2430 的無線發(fā)送器是基于上變頻。接收數(shù)據(jù)存放在一個接收先進先出（區(qū)別于發(fā)送先進先出）的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)。發(fā)送數(shù)據(jù)幀的前導符和開始符由硬件生成。通過數(shù)模轉(zhuǎn)換把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號發(fā)出去。 cc2430 的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)通過先進先出（fifo）的方式來接收 128 位數(shù)據(jù)。使用先進先出讀取數(shù)據(jù)需要通過特殊功能寄存器接口。內(nèi)存和先進先出緩沖區(qū)數(shù)據(jù)移動使用 dma 方式來實現(xiàn)。注：在絕大多數(shù)實際應用中，推薦使用存儲器直接存取(dm

40、a)在存儲器和無線模塊之間傳送數(shù)據(jù)。radio dma 觸發(fā)與無線模塊有關(guān)，該觸發(fā)支持 dma 控制器。下列兩個事件使該觸發(fā)有效： 當?shù)谝粋€數(shù)據(jù)存入 rxfifo，即當 rxfifo 從空狀態(tài)變成非空狀態(tài)時； 當數(shù)據(jù)通過 sfr 寄存器的 rfd，從 rxfifo 中讀出時。 crc 校驗使用硬件實現(xiàn)。接收信號強度指標（rssi）和相關(guān)值添加到幀中。 第 11 頁在接收模式可以用中斷來清除通道評估（cca） 。2.2 介質(zhì)訪問控制層規(guī)范（介質(zhì)訪問控制層規(guī)范（mac） mac 層提供兩種服務：mac 層數(shù)據(jù)服務和 mac 層管理服務。前者保證mac 協(xié)議數(shù)據(jù)單元在物理層數(shù)據(jù)服務中的正確收發(fā)，而后

41、者從事 mac 層的管理活動，并維護一個信息數(shù)據(jù)庫。 mac 層的主要功能包括如下 7 個方面： 1.網(wǎng)絡協(xié)調(diào)者產(chǎn)生并發(fā)送信標幀（beacon） ； 2.設(shè)備與信標同步； 3.支持 ran 網(wǎng)絡的關(guān)聯(lián)和取消關(guān)聯(lián)操作； 4.為設(shè)備的安全性提供支持； 5.信道接入方式采用免沖突載波檢測多路訪問機制（csma-ca） ；6.處理和維護保護時隙機制（gts） ；7.在兩個對等的 mac 實體之間提供一個可靠的通信鏈路。2.2.1 信標和非信標模式信標和非信標模式zigbee 網(wǎng)絡的工作模式可以分為信標（beacon）和非信標（non-beacon）兩種模式。信標模式實現(xiàn)了網(wǎng)絡中所有設(shè)備的同步工作和同步

42、休眠，以達到最大限度的功耗節(jié)省，而非信標模式則只允許終端設(shè)備進行周期性休眠，協(xié)調(diào)器 和所有路由器 設(shè)備必須長期處于工作狀態(tài)。 信標模式下，協(xié)調(diào)器負責以一定的間隔時間（一般在 15ms-4mins 之間）向網(wǎng)絡廣播信標幀，兩個信標幀發(fā)送間隔之間有 16 個相同的時槽，這些時槽分為網(wǎng)絡休眠區(qū)和網(wǎng)絡活動區(qū)兩個部分，消息只能在網(wǎng)絡活動區(qū)的各時槽內(nèi)發(fā) 第 12 頁送。該超幀結(jié)構(gòu)的格式是由網(wǎng)絡中的協(xié)調(diào)器來定義，而超幀結(jié)構(gòu)的大小邊界是由網(wǎng)絡中的信標所設(shè)定，一個超幀結(jié)構(gòu)包含了 16 個相同大小的時隙。在網(wǎng)絡中的任何設(shè)備要做通信時，會在競爭存取時間采用開槽的 csma/ca 機制去對頻道做競爭。超幀結(jié)構(gòu)還包含了

43、另一部分叫做無競爭周期，在這部分我們叫做保證時隙（gts） ，采用預先請求的方式，讓在 cfp 中配置到 gts 的設(shè)備可以不用競爭就可以直接傳送。下圖 2.4 為無保證時隙的超幀結(jié)構(gòu)。 圖 2.4 無 gts 的超幀結(jié)構(gòu) 非信標模式下，zigbee 標準采用父節(jié)點為終端設(shè)備子節(jié)點緩存數(shù)據(jù)，終端設(shè)備主動向其父節(jié)點提取數(shù)據(jù)的機制，實現(xiàn)終端設(shè)備的周期性（周期可設(shè)置）休眠。網(wǎng)絡中所有父節(jié)點需為自己的終端設(shè)備子節(jié)點緩存數(shù)據(jù)幀，所有終端設(shè)備子節(jié)點的大多數(shù)時間都處于休眠模式，周期性的醒來與父節(jié)點握手以確認自己仍處于網(wǎng)絡中，其從休眠模式轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸模式一般只需要 15ms。 2.2.2 數(shù)據(jù)傳送模式數(shù)據(jù)傳送

44、模式 在 ieee 802.15.4 的數(shù)據(jù)傳送模式里，存在有三種方式。 一是終端器件傳送數(shù)據(jù)到協(xié)調(diào)器，二是協(xié)調(diào)器傳出數(shù)據(jù)到終端器件，三是在對等器件間傳送數(shù)據(jù)。 1.數(shù)據(jù)傳送到協(xié)調(diào)器 第 13 頁 在信標和非信標模式下，主要區(qū)別是器件是否先要從協(xié)調(diào)器獲得信標，再通過 csma/ca 來傳送資料。如下圖 2.5：應答（可選）應答（可選）數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信標網(wǎng)絡器件網(wǎng)絡器件協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)器 圖 2.5 數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器2 數(shù)據(jù)從協(xié)調(diào)器傳出 在信標使能方式中，協(xié)調(diào)器會利用信標中的字段來告知有資料要傳送。而終端器件則是周期性的監(jiān)聽信標，如果自己是協(xié)調(diào)器傳送對象，則該器件利用開槽 csma/ca 將 mac 命令請

45、求控制信息傳給協(xié)調(diào)器。 在非信標使能方式中，終端器件利用無槽 csma/ca 將 mac 命令請求控制信息給協(xié)調(diào)器，若協(xié)調(diào)器有數(shù)據(jù)要傳送，則利用無槽 csma/ca 方式將資料傳出。流程圖如下圖 2.6：應答應答數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)應答應答數(shù)據(jù)請求數(shù)據(jù)請求信標協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡器件網(wǎng)絡器件 圖 2.6 數(shù)據(jù)從協(xié)調(diào)器傳出3.對等數(shù)據(jù)傳送 第 14 頁在對等的 pan 中，任一器件可同其射頻范圍內(nèi)的其它器件通信。預通信的器件要么定時接收，要么彼此完全同步。2.2.3 mac 層通用幀格式層通用幀格式mac 幀格式主要是指 mac 協(xié)議數(shù)據(jù)單元（mpdu）的格式，主要包括 mac幀頭（mhr） ，mac 負載和

46、mac 幀尾（mfr） 。如下表 2.2 所示： 表 2.2 mac 幀的通用格式字節(jié) 21 0/21/2/80/20/2/82目的 pan標志符目的地址源 pan 標志符源地址幀控制序列號地址域幀校驗mac 幀頭mac 幀尾ieee 802.15.4 標準中共定義了四種類型的幀：信標幀，數(shù)據(jù)幀，確認幀和mac 命令幀。一個數(shù)據(jù)幀使用哪種地址類型由幀控制字段的內(nèi)容來決定：幀控制中的幀類型用三位二進制表示為：000 信標幀，001 數(shù)據(jù)幀， 010 應答幀，011 mac命令幀，100111 保留。1.信標幀在信標網(wǎng)絡中，協(xié)調(diào)器通過向網(wǎng)絡中的所有從設(shè)備發(fā)送信標幀，以保證這些設(shè)備能夠同協(xié)調(diào)器進行同

47、步，從而使得網(wǎng)絡運行的成本最低。表 2.3 信標幀結(jié)構(gòu) 第 15 頁字節(jié)：214 或 102kmn2mac 層幀控制序列碼尋址信息超幀gts未處理事務地址信標載荷fcsmhrmsdumfr2.數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀用來傳輸上層發(fā)到 mac 層的數(shù)據(jù)，它的負載字段包含上層需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)負載傳到 mac 層時，被稱為 msdu（數(shù)據(jù)服務單元） 。表 2.4 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)字節(jié)：214 或 10n2mac 層幀控制序列碼尋址信息數(shù)據(jù)載荷fcsmhrmsdumfr3.確認幀如果設(shè)備收到目的地址為其自身的數(shù)據(jù)幀或 mac 命令幀，并且?guī)目刂菩畔⒆侄蔚拇_認請求被置成 1，設(shè)備需要回應一個確認幀。確認幀的序列號應

48、該與被確認幀的序列號相同，并且負載長度應該為 0.表 2.5 確認幀結(jié)構(gòu)字節(jié)：212mac 層幀控制序列碼fcsmhrmfr4.mac 命令幀 第 16 頁mac 命令幀由于組建 wran 網(wǎng)絡，傳輸同步數(shù)據(jù)。主要完成三方面的功能：把設(shè)備關(guān)聯(lián)到 pan 網(wǎng)絡，與協(xié)調(diào)器交換數(shù)據(jù)，分配 gts。表 2.6 mac 命令幀結(jié)構(gòu)字節(jié)：214 或 101n2mac 層幀控制序列碼尋址信息命令類型命令載荷fcsmhrmsdumfr 第 17 頁第三章第三章 zigbee 的基本概念和基本術(shù)語的基本概念和基本術(shù)語3.1 zigbee 的基本術(shù)語的基本術(shù)語3.1.1 設(shè)備類型設(shè)備類型(device types

49、) 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。 圖 3.1 zigbee 網(wǎng)絡示意圖上圖 3.1 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。1 coordinator(協(xié)調(diào)器協(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

50、personal area network id)，隨后啟動整 第 18 頁個網(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)。在 ieee 802.15.4 網(wǎng)絡中，根據(jù)設(shè)備所具有的通信能力，可以分為全功能設(shè)備（full- function device，ffd ）和精簡功能設(shè)備（reduced-function device，rfd） 。ffd 之間以及 ffd 和 rfd 之間都可以相互通信；但 rfd 只能與 ffd 通信，而不能和其他的 rfd 通信。協(xié)調(diào)器必須是全功能設(shè)備，ffd 需要功能較強的 mcu，在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中擁有網(wǎng)絡控制和管理的功能。協(xié)調(diào)器負責網(wǎng)

51、絡成員的身份管理，鏈路狀態(tài)信息的管理以及分組轉(zhuǎn)發(fā)等功能。2 router(路由器路由器) 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。但是當使用樹狀網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)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。路由器也屬于全功能設(shè)備。3 end-device(終端設(shè)備終端設(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。終端一般是 rfd，也可是 ffd 設(shè)備。拓

52、撲結(jié)構(gòu) ：zigbee 網(wǎng)絡支持星狀、樹狀和網(wǎng)狀三種網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)， 分別依次是星狀網(wǎng)絡，樹（簇）狀網(wǎng)絡和網(wǎng)狀網(wǎng)絡。3.1.2 端點（端點（endpoint）端點是一個 8 位的字段，描述一個射頻端所支持的不同應用。每一個zigbee 節(jié)點可以包含多個端點。端點 0 x00 用于尋址設(shè)備配置文件，這是每個zigbee 設(shè)備都必須使用的端點。端點 0 xff 用來尋址所有的活動的端點，而0 xf10 xfe 暫時預留。因此，一個物理 zigbee 射頻端在端點 0 x010 xf0 上共支 第 19 頁持 240 個應用，即一個物理信道中最多可能有 240 條虛擬的信道。3.1.3 zigbee

53、網(wǎng)絡中的三類地址網(wǎng)絡中的三類地址第一類是 zigbee ieee 地址，也叫做擴展地址。這是一個 64 位的地址，由設(shè)備商固化到設(shè)備中，地址由 ieee 發(fā)配，當然我們現(xiàn)在買到的開發(fā)板芯片上的 ieee 地址一般應該為全 f，這是一個無效地址，就是說這個芯片還沒有分配地址拉。可以用 ti 的 flash 編程軟件燒寫一個 ieee 地址。第二類 zigbee 地址是所謂的網(wǎng)絡地址，也就叫做短地址。這是一個 16 位的地址，其中有幾個特殊的地址：0 xffff -這個一個對全網(wǎng)絡中設(shè)備進行廣播的廣播地址0 xfffd -如果在命令中將目標地址設(shè)為這個地址的話那么只對打開了接收的設(shè)備進行廣播0 x

54、fffc -廣播到協(xié)調(diào)器和路由器0 xfffe -如果目的地址為這個地址的話，那么應用層將不指定目標設(shè)備，而是通過協(xié)議棧讀取綁定表來獲得相應目標設(shè)備的短地址此外的 0 x0000 到 0 xfff8 都是有效的目的地址。每一個地址就只是了一個目標設(shè)備。第三類 zigbee 地址是終端（endpoint）地址。這是一個 8 位的邏輯地址。每個物理設(shè)備節(jié)點內(nèi)部含有 256 個可編址的邏輯終端（endpoint） ，其中終端 0就是 zdo，終端 255 是個廣播地址，241-254 保留為以后使用。zigbee 的通信其實就是由叫做簇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在終端之間傳播構(gòu)成的。3.1.4 屬性（屬性（attr

55、ibute）屬性（attribute）：設(shè)備之間通信的每一種數(shù)據(jù)像開關(guān)的狀態(tài)或溫度計值等皆可稱為屬性每個屬性可得到唯一的值 第 20 頁3.1.5 簇（簇（cluster）簇（cluster）：多個屬性的匯集形成了簇，每個簇也擁有一個唯一的雖然個體之間傳輸?shù)耐ǔＪ菍傩孕畔?，但所謂的邏輯組件的接口指的卻是簇一級的操作，而非屬性一級3.1.6 配置文件配置文件(profile)配置文件(profile)：zigbee 協(xié)議的配置文件是對邏輯組件及其相關(guān)接口的描述，是面向某個應用類別的公約、準則通常沒有程序代碼與配置文件相關(guān)聯(lián)配置文件定義了屬性與簇，使之看起來就像設(shè)備的某種特性。每一個應用都對應一個

56、配置文件(profile)。配置文件內(nèi)容包括：設(shè)備id(device id)，簇 id(cluster id)，屬性 id(attribute id)，及 af 使用何種服務類型等信息。在 zigbee 協(xié)議中，一個配置文件中允許最多 216 個設(shè)備(16 位表示)，28 個簇，每個簇支持最多約 216 個屬性。3.1.7 綁定（綁定（binding）綁定是控制信息從一個應用層到另一個應用層流動的一種機制。在zigbee2004 中，只有通過協(xié)調(diào)器才能發(fā)起綁定，即只有協(xié)調(diào)器能建立綁定表，而 zigbee2006 中，綁定機制在所有的設(shè)備中被執(zhí)行。它的用法在下文中會詳細介紹。 第 21 頁第四章

57、第四章 zigbee 協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)和原理協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)和原理4.1 zigbee 體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) zigbee 協(xié)議標準采用分層結(jié)構(gòu)，每一層為上層提供一系列特殊的服務：數(shù)據(jù)實體提供數(shù)據(jù)傳輸服務；管理實體則提供所有其他的服務。所有的服務實體都通過服務接入點（sap）為上層提供接口，每個 sap 都支持一定數(shù)量的服務原語來實現(xiàn)所需的功能。 zigbee 標準的分層架構(gòu)是在 osi 七層模型的基礎(chǔ)上根據(jù)市場和應用的實際需要定義的。其中 ieee 802.15.4-2003 標準定義了最下面的兩層：物理層和介質(zhì)訪問控制子層。zigbee 聯(lián)盟提供了網(wǎng)絡層（nwk）和應用層框架（apl）的設(shè)計。

58、應用框架包括了應用支持子層（aps） ，zigbee 設(shè)備對象（zdo）及由制造商制訂的應用對象。下圖 4.1 為 zigbee 協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)圖： 圖 4.1 zigbee 協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)圖 第 22 頁4.2 網(wǎng)絡層的原理網(wǎng)絡層的原理zigbee 網(wǎng)絡層的主要功能就是提供一些必要的函數(shù)，確保 zigbee 的 mac層正常工作，并未應用層提供合適的服務接口。zigbee 協(xié)議棧的核心部分在網(wǎng)絡層。網(wǎng)絡層主要實現(xiàn)節(jié)點加入或離開網(wǎng)絡、接收或拋棄其他節(jié)點、路由查找及傳送數(shù)據(jù)等功能。網(wǎng)絡層功能： 1)網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)； 2)網(wǎng)絡形成； 3)允許設(shè)備連接； 4)路由器初始化； 5)設(shè)備同網(wǎng)絡連接； 6)

59、直接將設(shè)備同網(wǎng)絡連接； 7)斷開網(wǎng)絡連接； 8)重新復位設(shè)備； 9)接收機同步； 10)信息庫維護。4.2.1 網(wǎng)絡層幀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡層幀結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡協(xié)議數(shù)據(jù)單元（npdu）即網(wǎng)絡層的幀結(jié)構(gòu)如下圖所示：表 4.1 網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)包幀格式字節(jié)：222110/80/80/1變長變長幀控制目的地址源地址廣播半徑域廣播序列號ieee目的地址ieee源地址多點傳送控制源路由幀幀的有效載荷網(wǎng)絡層幀頭網(wǎng)絡層的有效載荷（1）.幀控制域中包括幀類型，協(xié)議版本，發(fā)現(xiàn)路由，源路由，廣播，地址，安全和保留位。（2）.目的地址，源地址在網(wǎng)絡層幀中是必須有的，其字節(jié)長度為 2。 第 23 頁（3）.廣播半徑域，僅當目的地址為廣播地址

60、（0 xffff）時，廣播半徑和廣播序列號才存在。廣播半徑的長度為 1 個字節(jié)。每個設(shè)備接收到一次該幀，廣播半徑即減 1。廣播半徑限定了傳輸半徑的范圍。4.3 網(wǎng)絡層管理服務功能網(wǎng)絡層管理服務功能 zigbee 設(shè)備在工作時，各種不同的任務在不同的任務在不同的層次上執(zhí)行，通過層的服務，完成所要執(zhí)行的任務。各項服務通過服務原語來實現(xiàn)。每個事件由服務原語組成，它將在一個用戶的某一層，通過該層的服務接入點與建立對等連接的用戶的相同層之間傳送。這些服務原語是個抽象的概念，它的定義與其它的任何接口無關(guān)。 在調(diào)用下層服務時，只需要遵循統(tǒng)一的原語規(guī)范，并不需要了解如何處理原語的。 層與層之間的通信原語可分為