Zigbee协议简单学习

不完全记录

本工程以TI公司的CC2530芯片为例，简单记录了ZigBee协议栈下的种种，也是对目前所学课程的二次理解和输出吧。
首先是应用层的App.c文件

cId_t DNUI_SampleApp_ClusterIDS[DNUI_SAMPLEAPP_CLUSTER_NUM] = 
{
  DNUI_SAMPLEAPP_DATATEST_CLUSTER_ID
};
首先在AF.h文件中定义了一个cID_t即unit16的数据类型，在app.c中一开始定义了一个根据簇的编号来存放簇ID数据的一个数组。

```c
SimpleDescriptionFormat_t  DNUI_Sample_SimpleDesc = 
{
  DNUI_SAMPLEAPP_ENDPOINT,
  DNUI_SAMPLEAPP_PROFILE_ID,
  DNUI_SAMPLEAPP_DEVICE_ID,
  DNUI_SAMPLEAPP_DEVICE_VER,
  0,
  DNUI_SAMPLEAPP_CLUSTER_NUM,
  (cId_t*)DNUI_SampleApp_ClusterIDS,
  DNUI_SAMPLEAPP_CLUSTER_NUM,
  (cId_t*)DNUI_SampleApp_ClusterIDS
};

本段代码是根据所定义的简单描述符的格式为其中的参数赋值。
其中包括端点号、协议ID、设备ID、设备版本、“0”为一个保留选项、应用层输入簇ID的数目、指向输入簇ID列表的指针以及相应的输出簇的ID的数目、指向输出簇ID列表的指针。

void DNUI_SampleApp_Init( uint8 task_id )
{
  //--start--给三个重要的变量赋初值---不需要修改
  DNUI_SampleAppTaskID = task_id;
  DNUI_SampleApp_NwkState = DEV_INIT;
  DNUI_SampleApp_TransID = 0;  
  //--end--给三个重要的变量赋初值---不需要修改
  
  //--start--构造端点描述符，并注册端点--需要修改
  DNUI_SampleApp_epDesc.endPoint = DNUI_SAMPLEAPP_ENDPOINT;   
  DNUI_SampleApp_epDesc.task_id = &DNUI_SampleAppTaskID;
  DNUI_SampleApp_epDesc.latencyReq = noLatencyReqs;
  DNUI_SampleApp_epDesc.simpleDesc = (SimpleDescriptionFormat_t*)&DNUI_Sample_SimpleDesc;
  afRegister(&DNUI_SampleApp_epDesc); 
  //--end--构造端点描述符，并注册端点--需要修改
 
  //--start--做应用相关的初始化工作--需要根据应用进行添加
  Coor_Addr.addrMode = (afAddrMode_t) Addr16Bit;
  Coor_Addr.endPoint = DNUI_SAMPLEAPP_ENDPOINT;
  Coor_Addr.addr.shortAddr = 0x0;// 定义协调器的地址   
  UartInit(NULL);
  //--end--做应用相关的初始化工作--需要根据应用进行添加 
}

应用层初始化函数，给相关变量赋值并且构造端点描述符。
以下是端点描述符的具体结构：

typedef struct
{
  uint8 endPoint;
  uint8 *task_id;  // Pointer to location of the Application task ID.
  SimpleDescriptionFormat_t *simpleDesc;
  afNetworkLatencyReq_t latencyReq;
} endPointDesc_t;

成员变量有端点号、指向应用层任务ID的指针、端点描述符的格式在上面已经介绍过，接下来是应用框架层（application frame)的潜藏周期，为枚举类型，可供选择的模式有：没有潜藏周期，信标模式的快慢等。

typedef enum
{
  noLatencyReqs,
  fastBeacons,
  slowBeacons
} afNetworkLatencyReq_t;

枚举类型的afAddrMode_t即地址模式。

typedef enum
{
  afAddrNotPresent = AddrNotPresent,
  afAddr16Bit      = Addr16Bit,
  afAddr64Bit      = Addr64Bit,
  afAddrGroup      = AddrGroup,
  afAddrBroadcast  = AddrBroadcast
} afAddrMode_t;

• 按绑定地址传输
• 按16位短地址传输
• 按64位MAC地址传输
• 组播
• 广播

接下来是地址类型afAddrType_t

typedef struct
{
  union
  {
    uint16      shortAddr;
    ZLongAddr_t extAddr;
  } addr;
  afAddrMode_t addrMode;
  uint8 endPoint;
  uint16 panId;  // used for the INTER_PAN feature
} afAddrType_t;

• 一个联合体存放地址，其中包括16为短地址也叫网络地址，64位长地址即IEEE地址，一般在芯片出厂前就已经定好。
• 刚才的地址模式
• 端点
• 网络标号

接下来就是协议栈中顶顶重要的事件处理函数啦。它有两个重要的参数：任务号和事件类号。函数的主要工作为：

1. 根据事件类号event来提取并判断该事件是何种类型。
2. 根据任务号得到消息指针MSGpkt
3. 再根据MSGpkt结构里的事件号具体处理事件。

首先呢定义了一个收发函数的指针类型，
如下 定义的收发消息的包类型中的具体参数为

typedef struct
{
  osal_event_hdr_t hdr;     /* OSAL Message header */
  uint16 groupId;           /* Message's group ID - 0 if not set */
  uint16 clusterId;         /* Message's cluster ID */
  afAddrType_t srcAddr;     /* Source Address, if endpoint is STUBAPS_INTER_PAN_EP,
                               it's an InterPAN message */
  uint16 macDestAddr;       /* MAC header destination short address */
  uint8 endPoint;           /* destination endpoint */
  uint8 wasBroadcast;       /* TRUE if network destination was a broadcast address */
  uint8 LinkQuality;        /* The link quality of the received data frame */
  uint8 correlation;        /* The raw correlation value of the received data frame */
  int8  rssi;               /* The received RF power in units dBm */
  uint8 SecurityUse;        /* deprecated */
  uint32 timestamp;         /* receipt timestamp from MAC */
  uint8 nwkSeqNum;          /* network header frame sequence number */
  afMSGCommandFormat_t cmd; /* Application Data */
} afIncomingMSGPacket_t;

应用数据包的格式为·：

• 信息头部
• 组ID，默认为0
• 簇ID
• 源地址
• 目的地址
• 端点号
• 如果是广播为true
• 接收数据帧链路质量
• 接收数据帧的相关系数
• 接收的信号强度
• 不建议使用**
• 时间戳 来自MAC地址的时间
• 网络帧顺序数
• 最后是应用数据

如果获得的事件类型是系统消息事件SYS_EVENT_MSG，
用switch-case语句判断该事件是哪种具体类型。
当是系统收发事件时，如果网络状态是协调器接收数据便调用串口写入函数，如果节点状态是路由器或者是终端则写入相应的操作便可。

A设备用AF_DataRequest函数发出报文消息
B设备收到报文消息将触发AF_INCOMING_MSG_CMD事件

当是网络状态改变事件时，定义一个变量来放入当前网络状态。

typedef enum
{
  DEV_HOLD,               // Initialized - not started automatically
  DEV_INIT,               // Initialized - not connected to anything
  DEV_NWK_DISC,           // Discovering PAN's to join
  DEV_NWK_JOINING,        // Joining a PAN
  DEV_NWK_REJOIN,         // ReJoining a PAN, only for end devices
  DEV_END_DEVICE_UNAUTH,  // Joined but not yet authenticated by trust center
  DEV_END_DEVICE,         // Started as device after authentication
  DEV_ROUTER,             // Device joined, authenticated and is a router
  DEV_COORD_STARTING,     // Started as Zigbee Coordinator
  DEV_ZB_COORD,           // Started as Zigbee Coordinator
  DEV_NWK_ORPHAN          // Device has lost information about its parent..
} devStates_t;

• 保持状态 即当前没有被授权
• 初始化状态 但没有连接任何设备
• 网络发现状态 发现一个PANID准备加入
• 网络加入状态 已经加入了一个信道
• 重加入状态 即重新加入了一个信道，只限于终端设备
• 设备未授权状态
• 终端状态
• 路由器状态
• 协调器正在组建网络状态
• 协调器状态
• 孤儿（orphan）状态 即节点失去了它的父节点的信息

如果网络状态是终端的话，启动了一个定时器函数。

 osal_start_timerEx(task_id,DNUI_SAMPLEAPP_ENDDEVICE_PERIODIC_MSG_EVT,1000);

1000ms后触发
”DNUI_SAMPLEAPP_ENDDEVICE_PERIODIC_MSG_EVT“
此事件。
同理，当网络状态是其他两种时做相应的操作。
接着类操作系统回收消息指针所占用的内存，重新判断当前是何种类型的事件。

如果当前事件为用户自定义的事件时，有一个无线收发函数的数据请求参数如下：

afStatus_t AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, endPointDesc_t *srcEP,
                           uint16 cID, uint16 len, uint8 *buf, uint8 *transID,
                           uint8 options, uint8 radius )

• 目的地址即网络地址+端点号
• 源地址
• 簇ID
• 发送数据的长度
• 存放数据的缓冲区
• 传输有效位的掩码？
• 跳数（传输半径）

该函数实参如下（例）

AF_DataRequest( &Coor_Addr, //
                            &DNUI_SampleApp_epDesc,
                            DNUI_SAMPLEAPP_DATATEST_CLUSTER_ID,
                            11, //Lab6
                            "I'm a Node!",
                            &DNUI_SampleApp_TransID,
                            AF_DISCV_ROUTE,
                            AF_DEFAULT_RADIUS );

当前节点发送11个字节的数据 "I’m a Node!"给协调器。
发送完毕又触发一个定时器函数

 osal_start_timerEx( task_id, DNUI_SAMPLEAPP_ENDDEVICE_PERIODIC_MSG_EVT,1000); 

1000ms后再次执行用户自定义事件，在这个函数的不断循环手动调用中就实现了定时器的重载，周期性地执行该事件。

到此为止应用层初始化和事件处理函数就简单地介绍完毕啦。

附事件处理函数的完整代码

uint16 DNUI_SampleApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )
{
  afIncomingMSGPacket_t *MSGpkt;  
  
  if ( events & SYS_EVENT_MSG )
  {
    MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( task_id );
    while ( MSGpkt )
    {
      switch ( MSGpkt->hdr.event )
      {
      case AF_INCOMING_MSG_CMD:
        if(DNUI_SampleApp_NwkState == DEV_ZB_COORD)
        {//--start--协调器接收数据的处理逻辑  
          HalUARTWrite(0,MSGpkt->cmd.Data,MSGpkt->cmd.DataLength-1);          
          //--end--协调器接收数据的处理逻辑           
        }else if(DNUI_SampleApp_NwkState == DEV_END_DEVICE)
        {//--start--终端设备接收数据的处理逻辑  
                    
          //--end--终端设备接收数据的处理逻辑          
        }else if(DNUI_SampleApp_NwkState == DEV_ROUTER)
        {
          //--start--路由器接收数据的处理逻辑  
          
          //--end--路由器接收数据的处理逻辑          
        }
        break;
      case ZDO_STATE_CHANGE:
        DNUI_SampleApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt->hdr.status);
        if(DNUI_SampleApp_NwkState == DEV_END_DEVICE)
        { //--start--终端设备接收数据的处理逻辑  
          osal_start_timerEx(task_id,DNUI_SAMPLEAPP_ENDDEVICE_PERIODIC_MSG_EVT,1000);          
          //--end--终端设备接收数据的处理逻辑            
          
        } else if(DNUI_SampleApp_NwkState == DEV_ZB_COORD)
        {//--start--协调器接收数据的处理逻辑  
          
          
          //--end--协调器接收数据的处理逻辑   
          
        }else if(DNUI_SampleApp_NwkState == DEV_ROUTER)
        {
          //--start--路由器接收数据的处理逻辑  
          
          
          //--end--路由器接收数据的处理逻辑          
        }        
        break;
      default:
        break;
      }      
      osal_msg_deallocate( (uint8 *)MSGpkt );      
      MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( DNUI_SampleAppTaskID);
    }   
    return (events ^ SYS_EVENT_MSG);
  } 
  
   if ( events & DNUI_SAMPLEAPP_ENDDEVICE_PERIODIC_MSG_EVT )
    {  
      ret = Temperature_GetVal(buf);
     if(ret == TEMPERATURE_GET_OK)   
        AF_DataRequest( &Coor_Addr, //
                            &DNUI_SampleApp_epDesc,
                            DNUI_SAMPLEAPP_DATATEST_CLUSTER_ID,
                            11, //Lab6
                            "I'm a Node!",
                            &DNUI_SampleApp_TransID,
                            AF_DISCV_ROUTE,
                            AF_DEFAULT_RADIUS );
        osal_start_timerEx( task_id, DNUI_SAMPLEAPP_ENDDEVICE_PERIODIC_MSG_EVT,1000);    
    return (events ^ DNUI_SAMPLEAPP_ENDDEVICE_PERIODIC_MSG_EVT);
   }