概述

ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網絡技術，它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術方案。曾被稱作HomeRF Lite或FireFly無線技術，主要用于近距離無線連接。 ZigBee的基礎是IEEE 802.15.4,這是IEEE無線個人區域網(PAN，Personal Area NetWork)工作組的一個標準，被稱為IEEE 802.15.4（ZigBee）技術標準。

組網方式

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ZigBee的基本成員被稱為設備，網絡中設備按照各自的作用可分為協調器節點、路由器節點和終端節點。

協調器

ZigBee網絡協調器是整個網絡的中心，它的功能包括建立、維持和管理整個網絡，分配網絡地址等。所以可以將ZigBee網絡協調器認為是整個ZigBee網絡的“大腦”。 協調器在選擇頻道和PAN ID組建網絡后，其功能將相當于一個路由器。協調器或者路由器均允許其他設備加入網絡，并為其路由數據。 功能特點: >選擇一個頻道和PAN ID，組建網絡； >允許路由和終端節點加入這個網絡； >對網絡中的數據進行路由； >必須常電供電，不能進入睡眠模式； >可以為睡眠的終端節點保留數據，至其喚醒后獲取。

路由器

ZigBee網絡路由器主要負責路由發現、消息傳輸、允許其他節點通過它接入網絡。 功能特點: >在進行數據收發之前，必須首先加入一個zigbee網絡； >本身加入網絡后，允許路由和終端節點加入； >加入網絡后，可以對網絡中的數據進行路由； >必須常電供電，不能進入睡眠模式； >可以為睡眠的終端節點保留數據，至其喚醒后獲取。

終端

ZigBee終端節點通過ZigBee協調器或者ZigBee路由器接入網絡中，ZigBee終端節點主要負責采集或控制功能，但不允許其他節點通過它加入到網絡中。 終端節點通過協調器或者某個路由器加入網絡后，便成為其“子節點”；對應的路由器或者協調器即成為“父節點”。由于終端節點可以進入睡眠模式，其父節點便有義務為其保留其他節點發來的數據，直至其醒來，并將此數據取走。 功能特點: >在進行數據收發之前，必須首先加入一個zigbee網絡; >不能允許其他設備加入; >必須通過其父節點收發數據，不能對網絡中的數據進行路由; >可由電池供電，進入睡眠模式.

PAN ID

PAN的全稱為Personal Area Networks，即個域網。每個個域網都有一個獨立的ID號，即稱為PAN ID。整個個域網中的所有設備共享同一個PAN ID。Zigbee設備的PAN ID可以通過程序預先指定，也可以在設備運行期間，自動加入到一個附近的PAN中。

尋址

Zigbee設備的地址類型

　　Zigbee設備有兩種不同的地址：16位短地址和64位IEEE地址。其中64位地址是全球唯一的地址，在設備的整個生命周期內都將保持不同，它由國際IEEE組織分配，在芯片出廠時已經寫入芯片中，并且不能修改。而短地址是在設備加入一個zigbee網絡時分配的，它只在這個網絡中唯一，用于網絡內數據收發時的地址識別。但由于短地址有時并不穩定，由于網絡結構的變化會發生改變，所以在某些情況下必須以IEEE地址作為通訊的目標地址，以保證數據有效送達。

FBee的地址分配方法

　　FBee采用的是最新的Zigbee Pro的協議棧，在此版本的協議棧中：首先，在任何一個PAN中，短地址0x0000都是指協調器。而其他設備的短地址是隨機生成的。當一個設備加入網絡之后，它從其父節點獲取一個隨機地址，然后向整個網絡廣播一個包含其短地址和IEEE地址的“設備聲明”（Device Announce），如果另外一個設備收到此廣播后，發現與自己地址相同，它將發出一個“地址沖突”（Address Conflict）的廣播信息。有地址沖突的設備將全部重新更換地址，然后重復上述過程，直至整個網絡中無地址沖突。

FBee設備的短地址變化說明

　　在FBee的“透傳”、“采集”與“控制”幾大功能中，設備地址是至關重要的一個參數，只有地址設置正確，通訊才能按照預期進行。在此有必要對地址的使用進行詳細的說明。

協調器和路由器的短地址

　　協調器的短地址為0x0000，不會發生變化。而FBee的路由器短地址，是在其第一次上電時，按照上文2的規則，由其父節點成功分配一次之后，保存在內部flash中，以后無論如何開關機都將保持不變。

　　值得一提的是，正是由于這種簡單的網絡結構，用戶可以選擇一個協調器+n個路由器的方式來組成一個無“低功耗”需求的網絡，進行“無線透傳”等應用，簡單地使用短地址即可保證數據送達至正確的設備。

終端節點的短地址

　　上述協調器+路由器的方式可以滿足部分應用，但無法體現Zigbee自組網與低功耗的優勢。這時就要發揮終端節點的特點。FBee終端節點的使用，將在后續章節中詳細說明，此處僅介紹其短地址變化規律與長地址的使用。

　　FBee終端節點可實現Zigbee的“自組”、“自愈”功能。每次打開終端節點的電源，它將自動檢查其附近的路由器/協調器與其連接的信號質量，選擇信號質量最好的路由為其父節點加入網絡。在加入網絡之后，它將周期性地發送數據請求（MAC data requests），如果其父節點沒有對其請求進行響應，并且重試幾次后，仍無響應，則判定為父節點丟失，此時終端節點將重復上述過程，重新尋找并加入網絡。

　　注：由于FBee遵循的是Zigbee Pro的規范，重新加入新的父節點后，其短地址將保持不變。但在Zigbee 2007協議中，由于采用的是樹型的固定地址方式，在更換父地址后，節點短地址會發生變化。

利用節點的長地址進行尋址

　　由于短地址的可變性，在具備可移動節點（End Device）的網絡中，最好使用長地址進行通訊，以確保數據送到正確的設備中。FBee模塊可實現設備的長地址尋址，僅需一個簡單的ATDL指令即可。具體的操作將在后續章節進行介紹。

數據發送方式

　　針對FBee模塊現有的數據發送方式，我們重點介紹Zigbee的單播和廣播兩種方式。單播模式下面，數據由一個源設備，發送至一個目標設備；而廣播模式，數據是由一個源設備，發送至很多，或者是所有的設備。

單播方式

　　單播方式下，數據由源設備發出，直接或者經過幾級中轉后，發送至目的地址。加入zigbee網絡的所有設備之間都可以進行單播傳輸，可用16位短地址或者64位長地址進行尋址。具體路由關系由協調器/路由器進行維護、查詢。路由表的相關內容將在后續FBee API模式的章節中進行介紹。

廣播方式

　　廣播方式是由一個設備發送信息至整個zigbee網絡的所有設備，其目標短地址使用0xFFFF。另外，0xFFFD與0xFFFC也可作為廣播地址。其區別如下：

　　0xFFFF: 廣播數據發送至所有設備，包括睡眠節點?
　　0xFFFD: 廣播數據發送至正在睡眠的所有設備?
　　0xFFFC: 廣播數據發送至所有協調器和路由器

　　提到“廣播”，可能不少人會認為zigbee的廣播就像村里的大喇叭，一個人講一遍，所有的人豎著耳朵聽一次，就完成任務了。其實并不是這樣的，Zigbee的廣播更像是“傳悄悄話”，一傳十、十傳百，一點點“蔓延”出去的。

　　舉個最簡單的例子：?
　　一個網絡中，有ABC三個設備，A是B的鄰居；B是C的鄰居；但A和C不是鄰居。

　　　　　　　　　　A———>B——–>C

　　當A要發廣播給整個網絡的時候，由于距離關系，A無法直接發送給C，那么A首先廣播給它的鄰居（此例中只有B），B再廣播給它的鄰居（此例中有A和C），A此時收到B的廣播數據，與自己發送的廣播數據對比后得知：自己已經將信息廣播給了B，且B已經成功中繼此廣播數據，此時A完成任務，并不再繼續接受廣播。

　　同理，C收到B的廣播后，再廣播給它的鄰居（此例中只有B），B受到C的廣播后，得知C也已經收到了自己的廣播信息，且成功中繼。

　　以此類推，任何一個數據廣播都可以以這種方式，一步步往外蔓延，最終每個節點都成功收到信息，而且保證信息不會無止境地在網絡間傳播。

　　這種廣播方式成功地將通訊范圍擴大至整個網絡，但由于這種信息在網絡間頻繁地轉發，導致網絡負擔陡增，所以建議不要過分使用廣播方式，而且每次廣播的數據盡可能少，發送的時間間隔盡量不要太短！

參考資料

? ? ? ? 《ZigBee無線網絡技術與實戰》?
? ? ? ??飛比Zigbee模塊-FBee手把手教程(二).基本概念及組網特性

總結

以上是生活随笔為你收集整理的zigbee协议栈学习（0）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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