ZigBee协议及Zstack协议栈简述
1.1 ZigBee协议标准
ZigBee技术是一种近距离，低复杂度，低功耗，低成本的双向无线通信技术。基于IEEE802.15.4标准实施。主要是用于近距离无线传感器节点的组网通信。支持成千上万个微小的传感器节点自动组建网络。
ZigBee设备类型由三个设备组成：
1）协调器（Coordinator）是网络的第一个设备负责启动整个网络。协调器选择一个信道和一个网络ID（也称为PAN ID）。随后开始组建网络，网络组建后在网络的运行过程中。还要负责网络的管理与维护。
2）路由器（Router）的主要功能是提供多跳路由、路由数据包过滤数据包的路由选择等。协助自己的终端设备间的互相通讯。同时还要负责响应处理，其他设备加入网络的请求。
3）终端设备（End-Device）主要用于简单的控制应用，如灯的开关传感器测量的。传输的数据量较少，对传输数据资源和通信在资源占用不多。由于终端设备不需要有负责网络结构的维持，可以工作在休眠/唤醒模式下。
表 1 ZigBee技术与其他NFC技术的对比表
技术参数 | ZigBee | RFID | BlueTooth | WiFi |
IEEE802.15.4,DSSS通， 868/ 915MHz，2．4GHz ISM频段，O-QPSK或BPSK调制 | ISO 11784 /85 ISO 15693 ISO 14443 ISO 18000一 6B/6C | 2．4GHz ISM频段 调频扩频技术 | IEEE 802．11 | |
带宽 | 20~250KB/ s | 200+KB/s | 720KB/s | 11,000 + KB/ s |
成本 | 低 | 低 | 中 | 高 |
功耗 | 低 | 低 | 中 | 低 |
规范标准 | 802.15.4 | ISO 14443 | 802.15.1 | 802.11b |
系统资源 | 4~32KB+ | <4KB | 250KB+ | 1MB+ |
电池续航 | 100~1000 +天 | 1~7天 | 0.5~5天 | |
组网规模 | 65535 | 无 | 7 | 32 |
通信距离 | 1~100 + m | 1~30 + cm | 1~10 + m | 1～100m |
加密类型 | AES | 私有算法 | 3DES | TKIP/AES |
组网能力 | 自动组网能力 | 无 | 可自组网 | 可自组网 |
网络形态 | 星、树、Mesh型 | 点对点 | 微微/分布 | 点对点/Mesh |
自动修复 | 支持 | 无 | 支持 | 支持 |
扩展能力 | 支持，简单方便 | 无 | 低 | 低 |
典型器件 | CC2430 /STM32w108 AT86RF231 / CC2530 | HITAG-I/2/ MIFARE Class UCODE系列 | BCM2045 BCM2048 BCM2049 | ralink3370 wL1273 |
1.2 Z-Stack协议栈
Z-Stack协议是T1开发的符合ZigBee规范的商用协议目前这协议栈,实际上已经成为这联盟认可并推广的指定软件协议栈。总的来说Z-Stack协议软件包中提供了四个典型的用户示例工程。它们分别是：
SimpleApp工程
GenericApp工程
SampleApp工程
SensorDemo工程
此外用户还可以设计点对点组播和广播模式的无线射频通讯，将传感器测量的无线组网（星型、树型、MESH型）应用结合起来，相当快捷的开发用户自定义的无线传感器网络。
Z-Stack协议栈根据IEEE802.15.4和ZigBee规范按功能分层设计，每层都提供层函数数据接口。共其他分成调用，Z-Stack协议栈分层结构与协议栈代码文件夹对应表如下：
表 2 Z-Stack协议栈分层结构与协议栈代码文件夹对应表
协议栈体系分层架构 | 协议栈代码文件夹 |
物层(PHY) | 硬件层囗录(HAL) |
介质接入控制子层（MAC) | 链路层目录(MAC和Zmac) |
网络层（NWK） | 网络层目录 (NWK) |
应用支持层(APS) | 网络层目录(NWK) |
应用程序柜架（AF） | 配置文件目录(Profile)和应用程序（sapi） |
ZigBee设备对象（ZDO) | 设备对象目录(ZDO) |
如上图
MAC：MAC 层目，包含了MAC层的参数配置文件及其MAC的LIB库的数接口文件
MT:监控调试层，主要用于调试目的，即实现通过串口调试各层，与各层进行直接交互： NWK：网络层目录，含网络层配置参数文件及网络层库的函数接口文件，APS层库的函数
接口：
OSAL：协议栈的操作系统：
Security：安全层目录，安全层处理噁数接口文件，比如加密函数等
Tools：工程配置目录，包括空间划分及z-stack相关配置信息：
ZDO：ZDO目录：
Z-Mac：物理层目录，包括物理层参数配置，及物理层LIB库函数回调处理函数：
Z-Main；函数目录，包括入口函数main ( )及硬件配置文件；
Output： 输出文件目录，这个EW8051 IDE自动生成的
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