Zigbee技术规范与协议栈分析

    进入主循环处理函数以后，始终周期扫描此任务列表，这7个任务由taskID和taskPriority来决定扫描和处理顺序。在循环扫描的过程中，数据 的传输使用直接存取(DMA)控制器进行操作，可以减轻8051CPU核传送数据时的负担，实现CC2430在高效利用电源条件下得高性能，其操作流程如 图4所示。

    作为协调器，如果程序使用了串口调试助手，则DMA将上位机的数据按照一个字节波特率加一个字节数据的形式组装到cfg->rxBuf中供其他函数 调用，并且通过回调函数SPIMgr_ProcessZToolData ( uint8 port, uint8 event )将任务的ID和强制事件发送到任务列表中，供主循环处理函数扫描；作为终端节点和路由设备，无法使用串口调试助手，则通过回调函数 SPIMgr_ProcessZAppData ( uint8 port, uint8 event ) 将任务的ID和强制事件发送到任务列表中。当扫描至参数events=1，则进入相应层的处理程序进行任务ID和events的约定比对，完成相应的功 能，具体流程如图5所示。

2.3 组网
    利用数据分析仪^[3]记录监控协调器与终端设备的组网过程如图6所示。

    首先，Zigbee协调器上电以后，不断周期发送空的数据包，在允许的通道内搜索其他的Zigbee协调器，并基于每个允许通道中所检测到的通道能量及网络号，选择惟一的16位PAN ID，建立自己的网络^[4]。 一旦一个新网络被建立，Zigbee路由器与终端设备就可以加入到网络中了。而终端设备上电以后，重复发送信标请求，要求加入到最近的网络中。当协调器发 现终端设备发出的信标请求，则响应一个超帧结构，用于设备间的同步，一旦同步成功，则实现图5中的关联过程，由终端设备向协调器发送关联请求，协调器同意 则回应终端设备并自动分配16位的短地址，至此，两者组网成功。
    网络形成后，可能会出现网络重叠及PAN ID冲突的现象。协调器可以初始化PAN ID冲突解决程序，改变一个协调器的PAN ID与信道，同时相应修改其所有的子设备。通常，Zigbee设备会将网络中其他节点信息存储在一个非易失性的存储空间——邻居表中。加电后，若子设备曾 加入过网络，则该设备会执行孤儿通知程序来锁定先前加入的网络。接收到孤儿通知的设备检查它的邻居表，并确定设备是否是它的子，若是，设备会通知子设备它 在网络中的位置，否则子设备将作为一个新设备来加入网络。而后，该子设备将产生一个潜在双亲表，并尽量以合适的深度加入到现存的网络中^[5]。
    通常，设备检测通道能量所花费的时间与每个通道可利用的网络可通过ScanDuration 扫描持续参数来确定，一般设备要花费1 min的时间来执行一个扫描请求，对于Zigbee路由器与终端设备来说，只需要执行一次扫描即可确定加入的网络。而协调器则需要扫描两次，一次采样通道 能量，另一次则用于确定存在的网络。
    限于篇幅，本文没有列出各种帧结构以及消息的处理过程，对于Zigbee协议的具体应用即是对数据包的封装与分解，这些分析、学习对于编写上位机软件，开 发通过Zigbee协议与上位机进行交互的轻量级的现场设备,都是有意义的。已经据此以C++开发出用户自定义的上位机程序,实现对传感器数据的监视和现 场采集、数据库入库、趋势图等功能。
参考文献
[1] ZigBee Alliance. ZigBee Document 053474r13 [S]. December 1, 2006
[2] Zheng JianLiang, Lee Myung. A Comprehensive Performance Study of IEEE 802.15.4[M]. IEEE Press Book,2004.
[3] Chipcon, Packet Sniffer for IEEE802. 15. 4 and Zigbee [S]. User Manual. Oslo, Norway, Oct. 2004.
[4] KINNEY P. Zigbee Technology ：Wireless Control that Simply Works [S] . Zigbee Alliance ，Oct . 2004.
[5] Zigbee Alliance. Network Specification (Draft Version 1.0) [S] . 2004.