【文章內(nèi)容簡介】 l 支持OSEK Run Time Unterface（ORTI）。（8）IAR庫和庫工具l 包含所有必需的ISO/ANSIC/C++庫和源代碼；l 為所有的低級程序，如write char和read char，提供完整的源代碼；l 輕量級Runtime庫?？捎捎脩舾鶕?jù)應(yīng)用的需要自行配置；l 用于創(chuàng)建和維護庫工程、庫和庫模塊的庫工具；l 入口點和符號信息清單。 IEEE ZigBee技術(shù)是一種短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)或無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一組基于IEEE 、安全和應(yīng)用軟件方面的通信技術(shù)。ZigBee協(xié)議棧的物理層、MAC即是IEEE 。IEEE ，一般在個人活動空間（10m直徑或更?。┕ぷ鞯暮唵纹骷EEE ，即單跳星形或當(dāng)通信線路超過10m時的多跳對等拓撲。但是對等拓撲的邏輯結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)層定義[11]。 物理層IEEE802．15．4．2003有兩個物理層，分別操作于868／915MHz和2．4GHz頻率范圍。低頻率物理層包括868MHz歐洲頻段和在美國和澳大利亞等國家使用的915MHz頻段，高頻率物理層是供全世界使用的。ZigBee物理層主要負責(zé)處理以下一些任務(wù)：無線發(fā)射機的激活和關(guān)閉；信道能量檢測：接收分組的鏈路質(zhì)量指示(LQI)；基于CSMA—CA的空閑信道評估(CCA)；信道頻率選擇；數(shù)據(jù)傳輸和接收。ZigBee設(shè)備在不同頻段的比特率、碼片率以及調(diào)制方式如表1所示：表1 頻段和數(shù)據(jù)率物理層/MHz頻段/MHz擴頻參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)碼片率/(kcpips/s)調(diào)制比特率/(kb/s)符號率/(ksymbol/s)符號86915868~300BPSK2020二進制902~928600BPSK4040二進制24502400~20000—QPSK25016位正交ZigBee三個頻段共有27個信道，編號從0—26。其中2．4GHz頻段有16個信道，915Etz頻段有10個信道，868MHz頻段有1個信道。這些信道的中心頻率定義如下：Fc=868．3MHz，k=0Fc=906+2(k一1)MHz，k=1，2，…，10Fc=2405+5(k一11)MHz，k=1l，12，…，26其中k表示信道號碼。圖4 PHY模型示意圖 MAC層IEEE802．15．420031dAC子層控制使用CSMA—CA機制接入到無線信道[12]。它的職責(zé)包括傳輸信標(biāo)幀、保持同步和提供可靠的傳輸機制。ZigBeeMAC子層主要負責(zé)處理以下一些任務(wù)：產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)(如果設(shè)備是協(xié)調(diào)器)；同信標(biāo)保持同步；支持PAN的連接和斷開連接；支持設(shè)備的安全性；信道接入采用CSMA—CA接入機制；處理和維護GTS機制；在對等的MAC實體之間提供一個可靠的通信鏈路。圖5 MAC層參考模型示意圖 ZigBee網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中存在兩種功能類型的設(shè)備，三種節(jié)點類型，三種拓撲結(jié)構(gòu)及兩種工作模式。 功能類型ZigBee網(wǎng)絡(luò)含全功能設(shè)備FFD(Full Function Device)和精簡功能設(shè)備RFD(Reduced Function Device)兩種功能類型的設(shè)備。全功能器件擁有完整的協(xié)議功能，在網(wǎng)絡(luò)中可以作為協(xié)調(diào)器(Coordinator)、路由器(Router)和普通節(jié)點(Device)而存在。而精簡功能器件旨在實現(xiàn)最簡單的協(xié)議功能而設(shè)計，只能作為普通節(jié)點存在于網(wǎng)絡(luò)中。全功能器件可以與精簡功能器件或其他的全功能器件通信，而精簡功能器件只能與全功能器件通信，精簡功能器件之間不能直接通信。ZigBee網(wǎng)絡(luò)要求至少有一個全功能設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器[13]。 節(jié)點類型ZigBee網(wǎng)絡(luò)包含三種類型的節(jié)點，即協(xié)調(diào)器ZC(ZigBee Coordinator)、路由器ZR(ZigBee Route)和終端設(shè)備ZE(ZigBee End Deviee)，其中協(xié)調(diào)器和路由器均為全功能設(shè)備(FFD)，而終端設(shè)備選用精簡功能設(shè)備(RFD)。協(xié)調(diào)器：一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)PAN(Personal Area Network)有且僅有一個協(xié)調(diào)器，該設(shè)備負責(zé)啟動網(wǎng)絡(luò)，配置網(wǎng)絡(luò)成員地址，維護網(wǎng)絡(luò)，維護節(jié)點的綁定關(guān)系表等，需要最多的存儲空間和計算能力；路由器：主要實現(xiàn)擴展網(wǎng)絡(luò)及路由消息的功能。擴展網(wǎng)絡(luò)，即作為網(wǎng)絡(luò)中的潛在父節(jié)點，允許更多的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。路由節(jié)點只有在樹狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中存在；終端設(shè)備：不具備成為父節(jié)點或路由器的能力，一般作為網(wǎng)絡(luò)的邊緣設(shè)備，負責(zé)與實際的監(jiān)控對象相連，這種設(shè)備只與自己的父節(jié)點主動通訊，具體的信息路由則全部交由其父節(jié)點及網(wǎng)絡(luò)中具有路由功能的協(xié)調(diào)器和路由器完成[14]。 拓撲結(jié)構(gòu)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)支持星狀網(wǎng)(Star Network)，樹狀網(wǎng)(Cluster tree Network)和網(wǎng)狀網(wǎng)(Mesh Network)三種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。星形網(wǎng)(Star)是由一個ZigBee協(xié)調(diào)器和一個或多個ZigBee終端節(jié)點組成的。ZigBee協(xié)調(diào)器必須是FFD，它位于網(wǎng)絡(luò)的中心，負責(zé)發(fā)起建立和維護整個網(wǎng)絡(luò)，其它的節(jié)點(終端節(jié)點)一般為RFD，也可以為FFD，它們分布在ZigBee協(xié)調(diào)器的覆蓋范圍內(nèi)，直接與ZigBee協(xié)調(diào)器進行通信。星形網(wǎng)的控制和同步都比較簡單，通常用于節(jié)點數(shù)量較少的場合。樹狀網(wǎng)絡(luò)(Clustertree)由一個協(xié)調(diào)器和一個或多個星狀結(jié)構(gòu)連接而成，枝干末端的葉子節(jié)點一般為RFD，設(shè)備除了能與自己的父節(jié)點或子節(jié)點進行點對點直接通訊外，其他只能通過樹狀路由完成數(shù)據(jù)和控制信息的傳輸。協(xié)調(diào)器比網(wǎng)絡(luò)中的其它路由器具有更強人的處理能力和存儲空間。樹狀網(wǎng)絡(luò)的一個顯著優(yōu)點就是它的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較大，但隨著覆蓋范圍的增加，信息的傳輸時延也會增大。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Mesh網(wǎng))一般是由若干個FFD連接在一起組成骨干網(wǎng)，它們之間是完全的對等通信，每個節(jié)點都可以與它的無線通信范圍內(nèi)的其它節(jié)點通信，即允許網(wǎng)絡(luò)中所有具有路由功能的節(jié)點直接互連，但它們中也有一個會被推薦為ZigBee協(xié)調(diào)器。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是樹狀網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，與樹狀網(wǎng)絡(luò)不同的是，它是由路由器中的路由表配合來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)狀路由的。Mesh網(wǎng)是一種高可靠性網(wǎng)絡(luò)，具有“自恢復(fù)能力，它可為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包提供多條路徑，一旦一條路徑出現(xiàn)故障，則存在另一條或多條路徑可供選擇，但正是由于兩個節(jié)點之間存在多條路徑，它也是一種“高冗余的網(wǎng)絡(luò)。該拓撲的優(yōu)點是減少了消息延時，增強了可靠性，缺點是需要更多的存儲空間開銷[15]。圖6星形網(wǎng)絡(luò)拓撲圖 圖7網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲圖 圖8樹狀網(wǎng)絡(luò)拓撲圖 創(chuàng)建工程 建立工程，找到C:\Texas Instruments\ \ Projects\zstack\Samples下的Simple App工程，在Workspace下拉框中選擇SimpleCollectorEB。保存后將文件夾名“SimpleApp”改為“Coordinator”，作為智能家居的協(xié)調(diào)器工程。[16]圖9 智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)器工程示意圖在C:\Texas Instruments\ \ Projects\zstack\Samples目錄下重新復(fù)制一個SimpleApp工程，打開工程，在Workspace下拉框中選擇SimpleSensorED，如圖10所示，保存后將文件夾名改成“EndDevice”，作為智能家居的終端節(jié)點工程。圖10 智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點工程示意圖 工程選項設(shè)置協(xié)調(diào)器工程SimpleCollectorEB修改后的預(yù)編譯選項[17]為：CC2430EBHOLD_AUTO_STARTREFLECTORNV_INITxNV_RESTORExMT_TASKLCD_SUPPORTED終端節(jié)點工程SimpleSensorEB修改后的預(yù)編譯選項為：CC2430EBHOLD_AUTO_STARTREFLECTORNV_INITNV_RESTORExMT_TASKxLCD_SUPPORTED 添加文件編寫溫度控制開關(guān)程序：新建文件“Untitled1”，編寫程序，將文件另存為“”放到C:\Texas Instruments\ \ Projects\ zstack\ Samples\ Coordinator \Source目下， 如圖11所示。圖11 保存溫度控制程序示意圖為Coordinator工程的應(yīng)用程序組（APP）添加“”：打開協(xié)調(diào)器工程Coordinator，在應(yīng)用程序組（APP）出單擊右鍵，再點擊“Add Files”，如圖12所示，找到“”后添加。添加后的結(jié)果如圖13所示。由于“”，因此，“include“DS18B ””。圖12 添加文件示意圖圖13 添加文件后的結(jié)果示意圖 任務(wù)與事件 自定義事件，用于啟動設(shè)備的協(xié)議棧，使設(shè)備建立我網(wǎng)絡(luò)或者加入網(wǎng)絡(luò)。define MY_START_EVT 0x0001智能家居系統(tǒng)的協(xié)調(diào)器需要增加新的事件，用于觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新和液晶顯示。新增事件的定義如下：define MY_UPDATE_NET_EVT 0x0002 //更新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)define MY_SHOW_MAIN_MENU_EVT 0x0003 //顯示主菜單define MY_SHOW_VICE_MENU_EVT 0x0004 //顯示二級菜單 事件觸發(fā)以MY_UPDATE_NET_EVT為例，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)建立成功后腰觸發(fā)該事件來更新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，因此，在建網(wǎng)回調(diào)函數(shù)zb_StartConfirm（）中觸發(fā)該事件。if ( status == ZB_SUCCESS ){myAppState = APP_START；//觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新事件osal_set_event(sapi_TaskID，MY_UPDATE_NET_EVT)；}osal_set_event函數(shù)中，sapi_TaskID表示觸發(fā)事件MY_UPDATE_NET_EVT所在的任務(wù)ID。 事件觸發(fā)。static void zb_UpdateNet(void)； //更新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)void Show_MainMenu(void)； //LCD顯示主菜單static void Show_ViceMenu_2(uint8 show_type)；//LCD顯示二級菜單 添加事件處理函數(shù)，在zb_HandleOsalEvent中增加對應(yīng)于新增事件的事件處理函數(shù)的代碼如下：void zb_HandleOsalEvent(unit16 event){If (event amp。 MY_START_EVT){ zb_BuildNet()； //建立網(wǎng)絡(luò)}If (event amp。 MY_UPDATE_NET_EVT){ zb_UpdateNet()； //更新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)}If(event amp。 MY_SHOW_MAIN_MENU_EVT){ Show_MainMenu()； //LCD顯示主菜單}If (event amp。 MY_SHOW_VICE_MENU_EVT){ Show_ViceMenu_2(show_type)； //LCD顯示二級菜單}}在終端節(jié)點中添加的事件有：define MY_UPDATE_NET_EVT 0x0002 //更新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)define MY_MEASURE_EVT 0x0004 //節(jié)點狀態(tài)檢測對應(yīng)的事件處理函數(shù)分別為：zb_UpdateNet()； //更新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)myApp_Measure()； //節(jié)點狀態(tài)檢測對于自定義事件，從事件觸發(fā)到事件處理的流程如圖14所示。圖14 事件處理流程圖 設(shè)備信息配置 Profile IDCoordinator工程中Profile 。模塊程序的定義為：define MY_PROFILE_ID 0x0F10MY_PROFILE_ID可以設(shè)定為任意的16位值，但是必須保證同一網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器和各個節(jié)點的MY_PROFILE_ID值一致。 設(shè)備。模塊的協(xié)調(diào)器設(shè)備定義如下：define DVE_ID_COLLECTOR 0x00define DEVICE_VERSION_COLLECTOR 0x01終端節(jié)點設(shè)備定義如下：define DEV_ID_SENSOR 0x02define DEVICE_VERSION_SENSOR 0x01 端口define MY_ENDPOINT_ID 0x02 命令智能家居系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)器不僅能夠主動請求所有節(jié)點信息，而且需要控制每個節(jié)點的狀態(tài)，各個節(jié)點必須能夠及時的將自己的狀態(tài)信息返回給協(xié)調(diào)器。其中，協(xié)調(diào)器與每一個設(shè)備的操作可以對應(yīng)一個命令。：define ALLINFO 0x00 //請求所有節(jié)點想念西define COOR 0x00 //顯示為協(xié)調(diào)器信息define TEMP