ZigBee协议架构
ZigBee协议是一种低功耗、近距离无线通信协议，主要应用在无线
传感器网络（WSN）中。它是由ZigBee联盟（ZigBee Alliance）所定
义和推广的，旨在为物联网设备之间的通信提供一个标准化的解决方案。本文将介绍ZigBee协议的架构和其主要组件，以及在物联网应用
中的应用场景。
一、ZigBee协议架构概述
ZigBee协议采用了分层的架构，以便于各个组件的模块化和扩展性。ZigBee协议架构一般可分为两个主要层次：应用层和网络层。下面将
详细介绍每个层次的主要组件和功能。
1. 应用层
应用层是ZigBee协议栈的顶层，负责实现各种应用的功能。它可
以与不同类型的传感器和执行器进行通信，并执行各种任务，如数据
采集、控制和管理等。应用层使用ZigBee Cluster Library（ZCL）定义
了一系列的应用框架和应用集群，以便开发人员可以方便地构建自己
的应用。
2. 网络层
网络层是ZigBee协议栈的中间层，负责实现节点之间的通信和路
由功能。它使用ZigBee网络堆栈协议（ZigBee Network Stack Protocol）来处理数据包的发送和接收，以及路由选择和网络管理等功能。网络
层的核心组件包括ZigBee协调器（ZigBee Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。
二、ZigBee协议架构组件
1. ZigBee协调器
ZigBee协调器是在ZigBee网络中的关键组件，它负责启动和管理
整个网络，以及分配网络地址和加密密钥等。协调器可以与多个路由
器和终端设备建立连接，并通过网络层协议进行数据传输和路由选择。此外，协调器还负责处理网络中的任何故障或冲突，并重新分配资源
以保持网络的可靠性和稳定性。
2. 路由器
路由器是ZigBee网络中的中间节点，它负责转发数据包并实现网
络层的路由选择功能。路由器可以与其他路由器和终端设备建立连接，并通过网络层协议将数据包从源节点传输到目标节点。它可以选择最
佳的路径来传输数据，并确保数据的安全性和可靠性。
3. 终端设备
终端设备是ZigBee网络中的最低层节点，通常是传感器或执行器。终端设备只能与一个父级设备（路由器或协调器）建立连接，通过该
父级设备来实现与其他节点的通信。终端设备通常具有较低的功耗要求，并且在不活动时可以进入睡眠模式以节省能源。
三、ZigBee协议在物联网中的应用场景
ZigBee协议在物联网中有广泛的应用场景，例如：
1. 家庭自动化：ZigBee协议可以实现智能家居的自动化控制，如智
能照明、暖通空调系统、安防系统等。通过与传感器和执行器的连接，可以实现对家居设备的监控和远程控制。
2. 工业监控：ZigBee协议可以用于工业环境中的传感器网络，实现
对生产过程的监控和远程数据采集。例如，可以使用ZigBee传感器监
测温度、湿度、压力等参数，以及控制和调节生产设备。
3. 农业物联网：ZigBee协议可以应用于农业领域，实现对农作物的
监测和管理。通过部署ZigBee传感器节点，可以实时监测土壤水分、
光照、温度等参数，并根据数据来优化灌溉和施肥。
4. 城市智能网格：ZigBee协议可以用于建立城市的智能电网系统，
实现对电力消耗的监控和管理。通过部署ZigBee智能电表和控制器，
可以实时监测电力用量和负载情况，并根据需求进行动态调整和优化。
总结：
ZigBee协议是一种重要的物联网通信协议，其分层架构和主要组件
提供了一个灵活和可扩展的解决方案。通过在不同的应用场景中应用ZigBee协议，可以实现对物联网设备的智能控制和管理，为人们的生
活和工作带来便利和效益。随着物联网的快速发展，ZigBee协议将继
续发挥重要作用，并为未来的智能化社会做出贡献。
zigbee 协议栈 Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信协议，它是一种低功耗、短距离的无线网络协议，可以用于物联网中各种设备的通信。Zigbee协议栈是指一套软件的层次结构，用于实现Zigbee协议的功能和特性。 Zigbee协议栈由四个层次组成：应用层，网络层，MAC层和物理层。 应用层是Zigbee协议栈的最高层，它提供了应用程序与其他网络层之间的接口。应用层负责处理数据的收发，以及定义数据的格式和协议。应用层也负责处理设备与设备之间的通信，例如传感器与控制器之间的通信。 网络层是Zigbee协议栈的中间层，它负责网络的发现和路由选择。网络层的主要功能是将数据传输到目标设备，以及维护网络拓扑结构。网络层使用一种叫做AODV（Ad-hoc On-Demand Distance Vector）的路由选择算法来决定数据的传输路径。 MAC层是Zigbee协议栈的第二层，它负责实现对数据的传输和控制。MAC层的主要功能包括数据的处理、帧的编码和解码、对信道的管理等。MAC层使用CSMA-CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）协议来控制数据的传输，并通过BEACON帧来管理设备之间的通信。 物理层是Zigbee协议栈的最底层，它负责将数据从电子信号
转换为无线信号，并传输到接收设备。物理层的主要功能包括信号的调制和解调、信道编码和解码、信号的传输和接收等。 Zigbee协议栈还支持一种叫做ZDO（Zigbee Device Object）的设备对象。ZDO是一个与设备相关的软件模块，提供了设备的管理和控制功能。ZDO负责设备的发现、加入网络、离开网络、重置等操作，并通过指定的应用程序接口来与设备进行通信。 总的来说，Zigbee协议栈是一个非常复杂的系统，包含了多个层次和各种功能。它通过不同的层次和模块来实现Zigbee协议的各种特性和功能，从而使得物联网设备之间可以方便地进行通信和控制。通过使用Zigbee协议栈，可以实现低功耗、短距离和互联互通的物联网应用。
ZIGBEE技术规范与协议栈分析 篇一：ZigBee知识无线龙 1.协议栈工作流程和无线收发控制 LED 实验内容： 1. ZigBee 协议栈简介 2. 如何使用 ZigBee 协议栈 3. ZigBee 协议栈的安装、编译与下载 4. 协议栈无线收发控制 LED 5. 协议栈工作流程实现现象： 协调器、终端上电，组网成功后 D1 灯闪烁 1. ZigBee 协议栈简介 什么是 ZigBee 协议栈呢？它和 ZigBee 协议有什么关系呢?协议是一系列的通信标准，通信双方需要共同按照这一标准进行正常的数据发射和接收。协议栈是协议的具体实现形式，通俗点来理解就是协议栈是协议和用户之间的一个接口，开发人员通过使用协议栈来使用这个协议的，进而实现无线数据收发。图 1 展示了 ZigBee 无线网络协议层的架构图。ZigBee 的协议分为两部分，IEEE 802.15.4 定义了 PHY（物理层）和 MAC（介质访问层）技术规范；ZigBee联盟定义了NWK（网络层）、APS（应用程序支持子层）、APL（应用层）技术规范。ZigBee协议栈就是将各个层定义的协议都集合在一直，以函数的形式实现，并给用户提供 API(应用层)，用户可以直接调用。 图 1 ZigBee 无线网络协议层 2. 如何使用 ZigBee 协议栈 协议栈是协议的实现，可以理解为代码，函数库，供上层应用调用，协议较底下的层与应用是相互独立的。商业化的协议
栈就是给你写好了底层的代码，符合协议标准，提供给你一个功能模块给你调用。你需要关心的就是你的应用逻辑，数据从哪里到哪里，怎么存储，处理；还有系统里的设备之间的通信顺序什么的，当你的应用需要数据通信时，调用组网函数给你组建你想要的网络；当你想从一个设备发数据到另一个设备时，调用无线数据发送函数；当然，接收端就调用接收函数；当你的设备没事干的时候，你就调用睡眠函数；要干活的时候就调用唤醒函数。所以当你做具体应用时，不需要关心协议栈是怎么写的，里面的每条代码是什么意思。除非你要做协议研究。每个厂商的协议栈有区别，也就是函数名称和参数可能有区别，这个要看具体的例子、说明文档。 怎么使用 ZigBee 协议栈?举个例子，用户实现一个简单的无线数据通信时的一般步骤： 1、组网：调用协议栈的组网函数、加入网络函数，实现网络的建立与节点的加入。 2、发送：发送节点调用协议栈的无线数据发送函数，实现无线数据发送。 3、接收：接收节点调用协议栈的无线数据接收函数，实现无线数据接收。 是不是看上去很简单啊，其实协议栈很多都封装好了，下面我们大概看看无线发送函数： 1. afStatus_t AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, 2. afStatus_t AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, 2. endPointDesc_t *srcEP, 3. endPointDesc_t *srcEP, 3. uint16 cID, 4. uint16 cID, 4. uint16 len, 5. uint16 len, 5. uint8 *buf, 6. uint8 *buf,
ZigBee协议架构 ZigBee协议是一种低功耗、近距离无线通信协议，主要应用在无线 传感器网络（WSN）中。它是由ZigBee联盟（ZigBee Alliance）所定 义和推广的，旨在为物联网设备之间的通信提供一个标准化的解决方案。本文将介绍ZigBee协议的架构和其主要组件，以及在物联网应用 中的应用场景。 一、ZigBee协议架构概述 ZigBee协议采用了分层的架构，以便于各个组件的模块化和扩展性。ZigBee协议架构一般可分为两个主要层次：应用层和网络层。下面将 详细介绍每个层次的主要组件和功能。 1. 应用层 应用层是ZigBee协议栈的顶层，负责实现各种应用的功能。它可 以与不同类型的传感器和执行器进行通信，并执行各种任务，如数据 采集、控制和管理等。应用层使用ZigBee Cluster Library（ZCL）定义 了一系列的应用框架和应用集群，以便开发人员可以方便地构建自己 的应用。 2. 网络层 网络层是ZigBee协议栈的中间层，负责实现节点之间的通信和路 由功能。它使用ZigBee网络堆栈协议（ZigBee Network Stack Protocol）来处理数据包的发送和接收，以及路由选择和网络管理等功能。网络
层的核心组件包括ZigBee协调器（ZigBee Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。 二、ZigBee协议架构组件 1. ZigBee协调器 ZigBee协调器是在ZigBee网络中的关键组件，它负责启动和管理 整个网络，以及分配网络地址和加密密钥等。协调器可以与多个路由 器和终端设备建立连接，并通过网络层协议进行数据传输和路由选择。此外，协调器还负责处理网络中的任何故障或冲突，并重新分配资源 以保持网络的可靠性和稳定性。 2. 路由器 路由器是ZigBee网络中的中间节点，它负责转发数据包并实现网 络层的路由选择功能。路由器可以与其他路由器和终端设备建立连接，并通过网络层协议将数据包从源节点传输到目标节点。它可以选择最 佳的路径来传输数据，并确保数据的安全性和可靠性。 3. 终端设备 终端设备是ZigBee网络中的最低层节点，通常是传感器或执行器。终端设备只能与一个父级设备（路由器或协调器）建立连接，通过该 父级设备来实现与其他节点的通信。终端设备通常具有较低的功耗要求，并且在不活动时可以进入睡眠模式以节省能源。 三、ZigBee协议在物联网中的应用场景
ZigBee协议 协议名称：ZigBee协议 一、引言 ZigBee协议是一种无线通信协议，旨在为低功耗、低数据速率的应用提供可靠的通信。本协议旨在定义ZigBee网络的架构、通信方式、数据格式以及协议栈的 实现规范，以确保不同厂商的设备能够互相兼容和互操作。 二、范围 本协议适合于使用ZigBee技术的设备之间的通信，包括但不限于家庭自动化、楼宇自动化、工业控制、智能电网等领域。 三、术语和定义 3.1 ZigBee设备：指符合ZigBee协议规范的设备，包括协调器、路由器和终端 设备。 3.2 协调器：指ZigBee网络中的主设备，负责网络的管理和协调。 3.3 路由器：指ZigBee网络中的中间设备，负责数据的中继和路由。 3.4 终端设备：指ZigBee网络中的终端设备，负责与用户交互和执行特定功能。 3.5 网络拓扑：指ZigBee网络中设备之间的连接方式和关系。 3.6 网络层：指ZigBee协议栈中负责网络管理和路由的层次。 3.7 应用层：指ZigBee协议栈中负责应用数据传输的层次。 四、网络架构 4.1 网络拓扑
ZigBee网络采用星型、网状或者混合拓扑结构。其中，星型拓扑中协调器作为中心节点，终端设备直接与协调器通信；网状拓扑中终端设备通过路由器中继数据；混合拓扑结构则是星型和网状拓扑的组合。 4.2 网络组建 ZigBee网络由一个协调器和多个路由器、终端设备组成。协调器负责网络的组建和管理，路由器负责数据的中继和路由，终端设备负责与用户交互和执行特定功能。 五、通信方式 5.1 网络发现 新加入ZigBee网络的设备需要进行网络发现，以便与网络中的其他设备建立 连接。设备可以通过主动发现和被动发现两种方式进行网络发现。 5.2 数据传输 ZigBee网络使用分层的协议栈进行数据传输。应用层数据通过网络层进行封装，并通过物理层进行传输。数据传输可以使用广播、单播或者多播方式。 5.3 安全性 ZigBee协议提供了多种安全机制，包括身份验证、数据加密和访问控制。设备可以通过密钥商议和密钥更新等方式确保通信的安全性。 六、数据格式 6.1 帧格式 ZigBee协议定义了不同类型的帧，包括数据帧、命令帧和确认帧。每一个帧由帧控制字段、帧头字段和帧有效载荷字段组成。 6.2 数据字段
基于Zigbee协议的RF收发QPSK编码调制实现多路开关控制 一、Zigbee：全新无线网络数据通信技术 Zigbee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的，Zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大、安全，可广泛应用于各种自动控制领域。 Zigbee的由来：在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，......而工业自动化对无线通信的需求越来越强烈。正因此，经过人们长期努力，Zigbee协议在2003年中通过后，于2004正式问世了。 二、Zigbee是什么： Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如，你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee控制网络。不同的是，Zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立，而移动通信网主要是为语音通信而建立；每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个Zigbee"基站"却不到1000元人民币;每个Zigbee 网络节点不仅本身可以与监控对对象，例如传感器连接直接进行数据采集和监控，它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料; 除此之外，每一个Zigbee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。每个Zigbee网络节点（FFD和RFD）可以可支持多到31个的传感器和受控设备，每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。 三、Zigbee技术的应用领域： Zigbee技术的目标就是针对工业，家庭自动化，遥测遥控，汽车自动化、农业自动化和医疗护理等，例如灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标例如城市中的车辆进行定位。（成都西谷曙光数字技术公司的专利技术）。通常，符合如下条件之一的应用，就可以考虑采用Zigbee技术做无线传输： 1、需要数据采集或监控的网点多； 2、要求传输的数据量不大，而要求设备成本低； 3、要求数据传输可性高，安全性高； 4、设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块； 5、电池供电； 6、地形复杂，监测点多，需要较大的网络覆盖； 7、现有移动网络的覆盖盲区； 8、使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。 9、使用GPS效果差，或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。
ZigBee协议层次分析总结 ZigBee协议层次及结构 图1 ZigBee帧结构 ZigBee物理层 ZigBee物理层协议数据单元（PPDU）又称物理层数据包，其格式如图所示。 4字节1字节1字节可变 前同步码帧定界符帧长度 (7位) 保留位 (1位) PSDU 同步包头物理层包头物理层载荷 表1 物理层帧结构 1、前同步码 接收设备根据接收的前同步码获得同步信息，识别每一位，从而进一步区分出“字符”。IEEE802.15.4规定前同步码由32个0组成。 2、帧定界符 帧定界符（SFD）用来指示前同步码结束和数据包的开始，由1字节组成，其值用二进制表示为11100101 3、物理层帧首部 物理层帧首部由1字节组成，其中的7位用来表示帧的长度，即有效载 4、PSDU域 PSDU是物理层携带的有效载荷，也就是欲通过物理层发送出去的数据。PSDU 的长度为0~127字节。当长度值等于5字节或大于7字节时，PSDU是MAC 层的有效帧。 ZigBee MAC层 一个完整的MAC层帧由帧首部、帧载荷（即数据）和帧尾3部分构成。其
中帧首部又有若干个域按一定顺序排列，但并不是所有的帧中都包含有全部的域。MAC层的帧结构如下图所示。由图可知，帧首部有帧控制域、序列号、地址域等，其中地址域又包含目的PAN（个人区域网）标识符、目的地址、源PAN标识 表3 MAC层帧结构 1、帧控制域 帧控制域的长度为16位，其结构如下表所示。 （1 表5 帧类型子域描述 （2）安全允许控制（Security Enabled）子域的长度为1位，如果该位置1，则对该帧按预定的方案进行加密处理后再传送到物理层；为0时，不 进行加密处理。 （3）未处理数据标记（Frame Pending）子域的长度为1位，如果该位置1，则表示除该帧的数据外，本设备中还有应发送给对方的数据。因此， 接收该帧的设备应向发送方再次发送请求数据命令，直到所有的数据 都传送完。若发送设备中已没有要发送给接收方的数据，则该位为0. （4）请求确认（Ack Request）子域的长度为1位，置1时，接收方接收到有效帧后应向发送方发送确认帧；为0时接收方不需要发送确认帧。 （5）PAN内部标记（Intra PAN）子域的长度为1位，置1时，表示该MAC 帧在本身所属的PAN内传输，这时帧的地址域中不包含源PAN标识符； 为0时，表示该帧是传输到另外一个PAN，帧中必须包含源和目的的 PAN标识符。 （6）目的地址模式（Dest Addressing Mode）子域的长度和源地址模式（Source Addressing Mode）子域的长度均为2位，表示的意义如表所 示。
ZigBee协议无线传感器网络的通信协议 随着物联网技术的迅速发展，无线传感器网络成为实现智能化的重 要组成部分。其中，ZigBee协议作为一种低功耗、低数据速率的无线 通信协议，被广泛应用于无线传感器网络。 一、引言 ZigBee协议是一种基于IEEE 802.15.4标准的通信协议，适用于短 距离、低功耗的无线传感器网络。下面将详细介绍ZigBee协议的通信 过程和主要特点。 二、ZigBee协议的通信过程 1. 网络拓扑结构 ZigBee网络通常由一个协调器（Coordinator）和多个终端设备（End Device）组成。协调器负责网络的管理和控制，终端设备用于感 知环境和将数据传输至协调器。网络可以采用星型、树状或网状的拓 扑结构。 2. 数据传输方式 ZigBee协议采用分时分频多址（Time Division Multiple Access，TDMA）方式进行数据传输。在一个超帧（Superframe）内，将时间划 分为广播时隙（Broadcast Slot）和可用时隙（Contention Access Period，CAP），广播时隙用于网络同步和路由发现，可用时隙用于数据传输。 3. 网络发现与路由建立
当终端设备加入ZigBee网络时，会通过路由发现过程找到最近的协调器，并与之建立路由。路由建立后，终端设备可以通过路由器（Router）传输数据至协调器。 4. 数据传输过程 数据传输过程通常分为两个阶段：数据采集和数据传输。在数据采集阶段，终端设备通过感知环境获取数据，并存储在本地缓冲区。在数据传输阶段，终端设备将数据封装为数据包，并通过协调器转发至目标设备。 三、ZigBee协议的主要特点 1. 低功耗 ZigBee协议采用低功耗设计，终端设备在待机状态下功耗极低，可实现长时间的无线传感器网络运行。 2. 自组织网络 ZigBee协议支持自组织网络，终端设备可以自动组网并进行路由选择，灵活适应网络拓扑结构变化。 3. 安全性 ZigBee协议使用AES-128加密算法对数据进行加密，保障数据传输的安全性，防止恶意攻击和数据篡改。 4. 成本效益
ZigBee协议栈的分析与设计 ZigBee协议栈的分析与设计 引言 随着物联网的不断发展，无线传感器网络（WSN）得到了 广泛的应用。ZigBee作为一种低功耗、短距离、低带宽的无 线通信协议，逐渐成为物联网中最受欢迎的通信协议之一。本文将对ZigBee协议栈进行深入的分析与设计，以期更好地理 解其工作原理并提供一种优化方案。 一、ZigBee协议栈的结构与功能 1. ZigBee协议栈结构 ZigBee协议栈由两部分组成：上层和下层。上层包括应 用层（Application Layer）、网络层（Network Layer）和安全层（Security Layer）。下层包括物理层（Physical Layer）和介质访问控制层（Media Access Control Layer）。 2. ZigBee协议栈功能 - 物理层（Physical Layer）：负责将数据转换为无线信号，通过无线传输介质进行通信。ZigBee协议栈支持多种物 理层标准，例如2.4GHz、900MHz和868MHz等。 - 介质访问控制层（Media Access Control Layer）：负责数据帧的分发和接收，同时处理多跳中继和协议转发。 - 网络层（Network Layer）：提供网络拓扑管理、路由 选择、数据包传输和安全性等功能。ZigBee协议栈使用了Ad-hoc On-Demand Distance Vector（AODV）路由协议来实现自 组网和动态路由选择。 - 应用层（Application Layer）：定义应用程序的协议 和接口，包括设备发现、网络配置、设备控制等功能。
ZIGBEE的数据传输协议 篇一：zigbee 传输协议 zigbee 通信协议 PAN ID：56 34 并在LCD1602上实时显示 短地址在LCD1602上实时显示 节点类型：coordinator 和 router 必须可由按键控制 频道：22（2460mhz）可以由按键控制选择频道 点对点数据传输方式：0xfd+数据长度+目的地址（短地址）+数据限定：每个数据包为8字节间隔250ms左右传输 透明传输数据接收：数据+短地址 篇二：Zigbee协议 基于Zigbee协议的RF收发QPSK编码调制实现多路开关控制 一、Zigbee：全新无线网络数据通信技术 Zigbee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的，Zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大、安全，可广泛应用于各种自动控制领域。 Zigbee的由来：在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，......而工业自动化对无线通信的需
求越来越强烈。正因此，经过人们长期努力，Zigbee协议在2003年中通过后，于2004正式问世了。 二、Zigbee是什么： Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM 网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如，你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee控制网络。不同的是，Zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立，而移动通信网主要是为语音通信而建立；每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个Zigbee"基站"却不到1000元人民币;每个Zigbee 网络节点不仅本身可以与监控对对象，例如传感器连接直接进行数据采集和监控，它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料; 除此之外，每一个Zigbee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。每个Zigbee网络节点（FFD和RFD）可以可支持多到31个的传感器和受控设备，每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。 三、Zigbee技术的应用领域： Zigbee技术的目标就是针对工业，家庭自动化，遥测遥控，汽车自动化、农业自动化和医疗护理等，例如灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标例如城市中的车辆进行定位。（成都西谷曙光数字技术公司的专利技
ZIGBEE协议栈各层的功能 篇一：Zigbee 协议栈各层分析 3.4.2 协议栈概况 本课题研究的系统ZigBee协议栈设计基于MSSTATE_LRWPAN。MSSTATE_LRWPAN是由美国密西西比州立大学的Robert B. Reese教授开发的一套ZigBee协议的简化实现。该协议栈可用于多种硬件平台，实现了协调器、路由器和精简功能节点之间的树路由、直接消息传输并用静态绑定方法实现了间接路由[[xxxix]]。课题在对该协议栈进行深入分析的基础上，根据本课题中使用硬件平台的实际情况进行修改，将其移植到MSP430 + CC2420的硬件平台上来。程序使用C语言编写，使用IAR公司的EW430工具作为集成开发环境，编译后下载到目标板的MSP430芯片中。 协议栈使用有限状态机（FSM，Finite State Machine）的编程方式，在协议的每一层实现单独的有限状态机来跟踪该层的工作状态，整个协议栈采用嵌套调用的方式，上层调用下层的有限状态机，实现完整协议栈的运行。最顶层的有限状态机是应用程序支持子层（APS）的apsFSM（），需要周期性的调用，以维持整个协议栈正常运行。 经过对MSSTATE_LRWPAN协议各层源程序的原理和实现方法进行分析后发现，在将协议栈从一种硬件平台移植到另外一种硬件平台时，需要修改的主要是物理层（PHY）和媒体接入控制层（MAC），这两层与硬件联系紧密，需要针对节点硬件的实际连接方式作较大的修改，涉及的文件主要有cc2420.c、clockhal.c和
halStack.c等。PHY层和MAC层屏蔽了硬件的差异，上层协议通过服务接入点（SAP，Service Access Point）使用下层协议提供的服务，透明地完成对硬件的控制，所以网络层（NWK）和应用层（APS）等文件要作的改动较小。 3.4.3 物理层PHY 物理层是协议的最底层，承担着和外界直接作用的任务。该层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和管理服务。数据服务负责控制射频收发器的工作，从物理无线信道上收发数据，主要有以下几个方面的功能 [[xl],[xli]]： （1）激活和休眠射频收发器； （2）信道能量检测； （3）检测接收到数据包的链路质量指示（LQI，Link Quality Indication）； （4）空闲信道评估（CCA，Clear Channel Assessment）； （5）收发数据。 为了提高协议栈的可移植性，让它可以灵活方便地应用于其它类型的硬件平台，从物理层中划分出一部分与硬件联系极为紧密的操作，形成硬件抽象层（HAL，Hardware Abstract Layer），这一层中的函数大多涉及到对硬件器件端口和寄存器的直接操作，包含对一部分硬件的初始化和一些中断函数入口定义。硬件抽象层中的主要函数有： （1）halInit(void)：对硬件抽象层的初始化。包含了对串口UART和计时器MACTimer的初始化。
ZIGBEE开源协议栈 篇一：ZigBee协议栈中文完整版 Zigbee协议栈中文说明 1.概述 1.1解析ZigBee堆栈架构 ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC和PHY层。ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC 层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。图1-1给出了这些组件的概况。 1.1.1ZigBee堆栈层 每个ZigBee设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。公共模板可以确保不同供应商的设备在相同应用领域中的互操作性。 设备是由模板定义的，并以应用对象(Application Objects)的形式实现(见图1-1)。每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee 堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件 图1-1 zigbe堆栈框架 从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接(例如，一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行通信，目的是将这些灯点亮)。
端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器，在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。图1-1-2就是设备及其接口的一个例子： 图1-1-2 每个接口都能接收(用于输入)或发送(用于输出)簇格式的数据。一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。应用程序可以通过端点0与ZigBee堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为ZigBee设备对象(ZD0)。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留端点。 所有端点都使用应用支持子层(APS)提供的服务。APS通过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带灯的开关。 APS使用网络层(NWK)提供的服务。NWK负责设备到设备的通信，并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以通过ZigBee设备对象(ZD0)对网络层参数进行配置和访问。 1.1.2 80 2.15.4 MAC层 IEEE 802.15.4标准为低速率无线个人域网(LR-WPAN)定义了OSI模型开始的两层。PHY层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于2450MHz波段和868/915MHz波段。2450MHz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868/915MHz波段中，868MHz支持1个数据速率为20kbps的信道，915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。
根据应用和市场需要定义了ZigBee 协议的分层架构，其协议的体系结构如图1 所示，其中物理层（physical layer，PHY）和媒介访问控制层（medium access control sub-layer,MAC）是由IEEE802.15.4-2003 标准定义的，在这个底层协议的基础上ZigBee 联盟定义了网络层（network layer,PHY）和应用层（application layer,APL）架构. 图1 zigbee协议栈体系结构 物理层规范 物理层定义了它与MAC 层之间的两个接口：数据服务接口PD-SAP 和管理服务接口PLME-SAP，其中PD-SAP 接口还为物理层提供了相应的数据服务，负责从无线物理信道上收发数据，而PLME-SAP 接口同时为物理层提供相应的管理服务，用于维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层负责数据的调制、发送和接收、空闲信道评估（clear channel assessment,CCA）信道能量的监测（energy detect,ED）和链接质量指示（link quality indication，LQI）等。物理层帧结构由同步头、物理层帧头和物理层有效载荷三部分组成，如表1 所示。
同步头又包括32bit 的前同步码和8bit 的帧定界符，前同步码用来为数据收发提供码元或数据符号的同步；帧界定符用来标识同步域的结束及数据的开始。物理层帧头包括7bit 的帧长度和1bit 的预留位，帧长度定义了物理层净荷的字节数。物理层有效载荷就是MAC层的帧内容。 表一物理层帧格式 媒体接入控制层规范 MAC 层定义了它与网络层之间的接口，包括提供给网络层的数据服务接口MLDE-SAP 和管理服务接口MLME-SAP，同时提供了MAC 层数据服务和MAC 层管理服务。MAC层数据服务主要实现数据帧的传输；MAC 层管理服务主要负责媒介访问控制、差错控制等。 MAC 层主要功能包括以下几个方面： （1）ZigBee 协调器产生网络信标 （2）设备与信标同步 （3）支持节点加入或着退出操作 （4）信道接入方式采用免冲突载波检测多路访问（CSMA-CA）机制 （5）建立并维护保护时隙机制 （6）为设备提供安全支持 MAC 帧格式由三个基本部分组成：MAC 帧头、MAC 帧载荷和MAC 帧尾。不同类型的MAC 帧，其帧头和帧尾都是一样的，只是MAC 帧载荷有差别，通用MAC 帧格式如表2所示。 表二通用MAC帧格式 网络层规范 网络层定义了它与应用层之间的接口，包括提供给应用层的数据服务接口NLDE-SAP和管理服务接口NLME-SAP , 同时提供了网络层数据服务和网络层管理服务。网络层主要负责拓扑结构的建立和网络的维护，具体的功能如下：（1）初始化网络，即建立一个新的包含协调器、路由器和终端设备的网络（2）设备连接和断开时所采用的机制 （3）对一跳邻居节点的发现和相关节点信息的存储 （4）ZigBee 协调器和路由器为新加入节点分配短地址
ZigBee协议简介 一、ZigBee协议体系结构 ZigBee协议基于IEEE802.15.4标准，由IEEE802.15.4和ZigBee联盟共同制定。ZigBee协议栈由物理层（PHY）、媒体介质访问层（MAC）、网络层（NWK）和应用层（APL）共4层构成，其中PHY层和MAC层由IEEE802.15.4标准工作组制订，而NWK层和APL层由ZigBee联盟自行制订。每一层都完成其各自特定的任务并且向上一层提供服务，数据服务实体主要负责数据传输服务，管理服务实体则主要负责所有的其他管理服务。每个服务实体为其上层提供需要的接口都是通过其相应的服务接入点（SAP）实现的，每个SAP所对应的功能通过服务原语来完成，且每个SAP支持许多种不同的服务原语。ZigBee协议体系结构如图2.1所示：
IEEE802.15.4制定终端制造商制定ZigBee联盟制定各层接口 图2.1 ZigBee协议体系结构图 1物理层（PHY） 物理层定义了物理无线信道和MAC 层之间的接口，提供三种不同的通信频段：868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2400MHz-24835MHz，以及1个、10个以及16个不同的信道。 物理层提供两种服务：物理层数据服务（PD）和物理层管理服务（PLME）。通过无线信道的发送和接收以及物理层协议数据单元（PPDU）来实现物理层数据服务。PLME主要通过调用物理层管理功能函数来提供管理和服务，其中物理层数据服务接入点（PD-SAP）给MAC层提供数据服务接口，而物理层管理实体服务接入点（PLME-SAP）给MAC层提供管理服务接口。驱动程序为物理层提供的接口是无线射频服务接入点（RF-SAP），从外界接收到数据包后，从物理
Zigbee的协议栈结构和技术特点的详细介绍
Zigbee网络是近几年比较火热的焦点之一，对于Zigbee网络，大家可能也有所了解。为增进大家对Zigbee的了解，本文将对Zigbee的协议栈结构、Zigbee适用之处以及Zigbee的技术特点加以介绍。如果你对Zigbee，抑或是本文内容具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。 一、ZigBee ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称（又称紫蜂协议）来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）、传输层（TL）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE802.15.4标准的规定。 二、Zigbee的协议栈结构 接下来我们再了解一下Zigbee的协议栈，如下图所示。
从上图可以看出，协议层结构分为硬件与软件，硬件层包括IEEE802.15.4定义的PHY（物理层）和MAC（介质访问层），软件层为Zigbee联盟定义的NWK（网络层）、APS（应用程序支持层）、APL（应用层）。对于Zigbee协议栈的使用者而言，无非就是利用协议栈实现Zigbee设备组网、数据发送和数据接收功能。智能家居开发工程师在采用Zigbee技术上一般可以通过以下两种方式实现。 一为直接采用Zigbee模块，模块与系统控制MCU通信，将要组网和数据收发功能通过Zigbee模块去实现。这样做的优点是系统开发周期短、技术难度小、回避射频设计，缺点是成本高，体积大。 另一种为采用带有Zigbee功能的SoC，将系统应用与Zigbee系统融合为一体。优点为集成度高、成本低;缺点为技术难度高，需要具有一定的射频设计能力。 三、Zigbee适用于何处 需要无线通信交换信息的低成本装置; 数据的交换量较小、传输的速率要求不高; 功耗要求极低，采用电池供电且需要维持较长时间; 需要多个（尤其是大量）设备组成无线通信网络，主要进行监测和控制的场合。 Zigbee传输距离为数十米，使用频段为免费的2.4GHz与900MHz频段，传输速率为20kbps 至250kbps。BobHeile认为，相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术的低功耗、低速率是最适合作为传感器网络的标准，这将成为未来Zigbee技术主要的发展方向。此外，Zigbee成本低、结构简单、耗电量小等特点，使得利用Zigbee技术组成的网络具备省电、可靠、成本低、容量大、安全、自愈性强等诸多优势，基于Zigbee技术的网状网结构在组网和选择网络路径时更加灵活、自由。 四、zigbee技术特点 1、数据传输率低。只有10kb/s~250kb/s，专注于低传输应用。 2、功耗低。在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月以上。这也是zigbee 的支持者所一直引以为豪的独特优势。 3、低成本。因为zigbee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本;积极投入zigbee开发的Motorola以及Philips，均已在2003年正式推出芯片，飞利浦预估，应用于主机端的芯片成本和其它终端产品的成本比蓝牙更具有价格竞争力。