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[导读]ZigBee技术作为物联网领域最常用的无线技术,经常受限于协议栈开发难、组网过于繁琐等问题而难以应用,这里将为您介绍ZigBee如何快速一键自组网?

ZigBee技术作为物联网领域最常用的无线技术,经常受限于协议栈开发难、组网过于繁琐等问题而难以应用,这里将为您介绍ZigBee如何快速一键自组网?

本文引用地址: http://www.21ic.com/app/rf/201805/769902.htm

ZigBee技术作为物联网领域最常用的无线技术,目前在智能家居、农田智能管理、节能应用等行业得到大量应用。为方便大家利用ZigBee进行项目开发,今天对ZigBee协议栈及组网相关知识做个分享。

图 1 ZigBee无线网络应用

ZigBee协议栈可以分为四层:物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、网络层(NWK)及应用层(APL)。如图2所示,粉色的部分是由IEEE标准中定义的,浅蓝色部分是由ZigBee联盟规定的,黄色部分是由设备厂商自行定义。

图 2 ZigBee协议栈图示

ZigBee协议栈的物理层及MAC层都是IEEE802.5.14标准中定义的。PHY层(物理层)规定了所使用的频段,以及所使用的编码、调制、扩频、调频等无线传输技术。

MAC层的主要作用规定了无线信道的访问控制机制,也就是规定各个设备按照什么规矩轮流使用信道;如果没有MAC层协议,节点一多,没有规矩的收发机制,就会发生信号冲突,则无法正常传输数据了。

ZigBee协议栈在802.15.4协议基础上定义了网络层。网络层的主要作用是负责设备的连接和断开、在帧数据传递时采用的安全机制、路由发现和维护。简单说,就是保障设备之间的组网和网络节点间的数据传输。

标准的ZigBee网络协议包括协调器、路由器和终端节点,而建立一个ZigBee网络除了必须要有的协调器之外,仅需加上路由器或终端节点即可。

在启动标准ZigBee Pro网络通讯前,如果没有建立存储跳转路径的路由表,则节点无法通信,同样需要定时地发送网络报文检查节点是否异常。由此可见,ZigBee Pro不仅启动速度慢,而且定时发送网络报文占用大量的带宽。

图 3 ZigBee Pro组网图示

若网络上的任意节点都具备对等的数据传输功能,且无须协调器管理网络,那么网络中的任何节点都可以主动传输数据,这样用户就无需理会具体的网络结构,显然使用会更加方便,且施工人员也无需了解相关配置等。

基于此,致远电子凭借对无线技术的深厚积累以及丰富实战经验,在ZigBee协议栈的基础上开发了FsatZigBee透明对等网络协议。

图 4 致远电子FastZigBee组网图示

其特点优势如下:

l 启动零延时:FastZigBee节点上电无需组网等待,可直接根据配置信息数据输出,较小唤醒启动组网时间和功耗;

l 节点容量大:FastZigBee采用16bit短地址管理方式,在轮讯机制下,理论上节点容量高达65535个;

l 完全透明:FastZigBee采用透明传输,用户可随意创建私有协议格式,不局限与固定第三方协议;

l 无需二次开发:FastZigBee组网协议内嵌模块中,可使用配套软件或者AT配置命令配置,方便快速组网通信。

图 5 FastZigBee点对点及多点通信图示

一般情况下节点数量不多时,我们可以通过配套配置工具即可快速完成配置投入使用。当节点数量到一定的程度是,如果还是一个一个节点去配置,显然非常麻烦,那么可使用AT命令控制FsatZigBee模块进入自组网模式,快速实现现场动态组网。

图 6 主机模块自组网过程图示

图 7 从机模块自组网图示

如若后期需要对现场进行更新,对于局域网内节点数量及布局进行更改,亦可通过命令控制主机模块重新获取网络参数,从机模块退出之前加入的网络,再次进入自组网快速完成新的网络搭建。

图 8 主机重新获取网络参数

图 9 从机模块退网操作

致远电子基于NXP JN516X无线微控制器开发的AW516X系列模块全线支持自组网功能,AW516X系列产品大幅简化无线产品复杂的开发过程,直接提供多路用户可配置的AD、IO、PWM接口,使产品可以更低成本快速投入市场。

图 10 AW516X系列模块实物图

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