ZigBee网络设置基础实验

实验-ZigBee组⽹实验：ZigBee基本通信实验⼀、实验⽬的1．了解ZigBee协议及其在软件上如何实现。

2．学习使⽤sniffer嗅探⽹络节点之间通信数据包并分析数据包。

3. 学习Zigbee⽹络组⽹及路由选择。

⼆、实验内容1．基于z-stack协议栈的组⽹及数据传输。

2．使⽤sniffer抓取节点之间传输的数据包并分析数据包组成。

三、实验设备1．IAR开发平台环境2．ZigBee开发套件3．Sniffer抓包⼯具（软件和硬件）实验开发套件的领取注意事项：1、每周五上午1-2节可到电信5号楼东303A房间，协同创新中⼼找蓝伟涛学长（领取FPGA开发板）或电信1号楼515室找赵曜学长（领取Zigbee开发套件）。

2、每个⼩组以组长为代表签字领取⼀套开发套件，并在三周内归还。

请爱护实验套件，归还时确保所有部件完好齐全。

3、实验中若有问题可在周五上午1-2节课时间去上述地址找两位助教答疑。

四、实验原理1，ZigBee协议概述ZigBee作为⼀种⽆线通信标准，它是以IEEE802.15.4⽆线通信技术为基础的⼀组涉及到⽹络、安全和应⽤⽅⾯的软件协议。

它是⼀种短距离、低复杂度、低功耗、地数据传输速率和低成本的双向⽆线通信技术。

该技术可以应⽤于超低功耗率损耗的⽆线⽹络中，它满⾜ISO/OSI参考模型。

其物理层和MAC层采⽤了IEEE802.15.4标准；ZigBee联盟定义了上层部分，包括⽹络层和应⽤层。

⽆线通信⽹络软件以z-stack作为ZigBee的协议栈，硬件为基于CC2530-ZigBee开发套件。

2 设备类型(Device Types)在ZigBee⽹络中存在三种逻辑设备类型：Coordinator(协调器)，Router(路由器)和End-Device(终端设备)。

ZigBee⽹络由⼀个Coordinator以及多个Router和多个End_Device组成。

在ZStack-CC2530-2.3.1-1.4.0中⼀个设备的类型通常在编译的时候通过编译选项确定。

ZigBee网络基础试验报告ZigBee网络基础试验报告本报告通过Sample App这个例子实现数据在ZigBee网络中的简单传输。

要求掌握网络组建及协议分析仪的使用方法。

1 设备的分类ZigBee网络只支持两种设备：1）全功能设备（FFD Full Function Device）2)精简功能设备（也叫半功能设备Reduced Function Device）两者的比较：其中FFD设备能够提供MAC层的所有服务，可充当任何ZigBee 节点，不仅可以接收发送数据，还具有路由功能，因此可以接收子节点；而RFD只能提供部分的MAC层服务，只能充当子节点，只负责将采集到的数据发送给协调器和路由器节点，本身并不具有路由功能，因此不能接收子节点信息，RFD之间的通信只能通过FFD来完成。

ZigBee标准在此基础上定义了三种节点：ZigBee协调器（Coordinator）、ZigBee路由器（Routers）、ZigBee终端（End Device）2 所使用的设备所用的ZigBee设备都具有连接网络和断块网路的功能。

ZigBee协调器和路由器都具有以下附加功能：1)允许设备以如下方式连接网路：①MAC（Medium Access Control）层的连接命令。

②应用层的连接请求2)允许设备以如下方式断开网络；①MAC层的断开命令②应用层的断开命令③对逻辑网络地址的分配④维护邻居设备3 组建网络组建一个网状的ZigBee网络包括两个步骤：网络的初始化和节点加入网络；而节点加入网络又有两个步骤：通过协调器加入网络和通过已有节点入网。

1）网络的初始化ZigBee网络的建立是由协调器（Coordinator）发起的，任何一个节点想建立一个网络必须满足两个条件：①节点是FFD节点，具有协调器功能；②节点还没有和其他网络连接（一个网络中只许有一个协调器）网络初始化过程：图1：网络初始化流程网络初始化流程如下：1）确定网络协调器。

温州大学物理与电子信息工程学院
物联网技术实验报告
实验名称：实验一：ZigBee基础实验
班级：姓名：学号：
实验地点：日期：
【实验目的】
1、掌握CC2530 数字 I/O 接口；
2、掌握CC2530通过控制 GPIO 驱动 LED的方法；
3、掌握CC2530定时器的配置、中断的产生和中断服务程序的用法。

【实验仪器】
1、G7实验箱一台、PC机
2、IAR开发套件
3、USB-Mini线一根、CC DEBUGGER烧录器一个
【实验内容】
（1）编程实现：使用CC2530定时器将绿红蓝三个 LED 灯轮流点亮与关闭（先蓝灯亮1s后关闭，再红灯亮1s后关闭，再蓝灯……）。

（2）电路原理图：
（3）代码以图片形式粘贴在下面：
（4）实验报告以“学号+姓名”命名，交给班长统一发送到cljin@。

【实验总结与分析】
【实验成绩】
教师：金才垄 2018 年月日。

Zigbee组网实验一．实验目的1.了解zigbee网络2.掌握zigbee节点程序下载方式3.掌握如何组建zigbee星状网络二．实验意义通过实验了解zibee网络的特点，体会其组网及通信过程三．实验环境PC机一台(内安装IAR环境)智能网关一个ZigBee节点ZigBee仿真器一套四．实验原理每一个星状网络中只有一个协调器，当协调器被激活后，它就会建立一个自己的网络。

其它位于协调器附近的zigbee节点，如果与该协调器处于同一信道，则会自动加入到该网络当中。

五．实验步骤一、认识实验设备以及下载设备连接连接线路如图所示：二、Zigbee网络组建1、协调器下载协调器在本套智能家居系统中担任信息收集与传输的工作，它和每个ZigBee模块进行无线通讯，并将信息传送给智能网关，同时也将网关的控制指令发送给各个模块。

我们首先将一个ZigBee模块下载成协调器，具体步骤如下：（1）打开“\实验程序\协调器\Projects\zstack\Samples\collector SimpleApp 1.25\ CC2430DB\SimpleApp.eww”。

如图1-6所示：（2）不同的实验小组选择自己所分配的信道。

点击左侧的文件导航栏，找到tools文件夹，打开其中的文件f8wConfig.cfg，找到自己小组的信道，将行的注释去掉，并且确认其他各个信道代码均为注释状态。

更改完信道之后，在菜单栏中选择Project\Rebuild All进行编译，编译完成后生成的HEX 文件保存在\实验程序\协调器\Projects\zstack\Samples\collectorSimpleApp1.25\CC2430DB\SimpleCollectorEB\Exe 中。

（3）更改完信道之后，在菜单栏中选择Project\Rebuild All进行编译，编译完成后生成的HEX文件保存在\实验程序\协调器\Projects\zstack\Samples\collectorSimpleApp1.25\CC2430DB\SimpleCollec torEB\Exe中；（4）打开smartRF下载软件，如图所示，按照图将下载设备的各个线连接好，之后按一下下载器（也就是白色盒子）上面的黑色按钮，则下载界面中将会识别到要与下载器相连接的zigbee模块芯片，如图所示，对相关条件进行勾选；2.其它zigbee终端节点的下载Zigbee终端节点在上电后自动加入到处于同一信道的zigbee协调器所组建的zigbee网络当中。

实验一、基于Zigbee协议栈的数据传输实验内容：两个ZigBee节点一个作为协调器，一个作为终端节点，二者组网成功后进行数据通信。

ZigBee节点B（终端节点EndDevice，稍后，下载EndDeviceEB里的代码）发送“LED”字符，ZigBee节点A（协调器节点Coordinator，稍后，下载CoordinatorEB里的代码）接受数据后，判断接受到的数据是否为“LED”，是，则使板子上的LED灯闪烁。

实验步骤：1、将下载好的最新版本的z-stack协议栈ZStack-CC2530-2.5.1a.exe安装到默认目录或指定的的E盘目录下。

2、打开GenericApp.eww工程，并在此基础上，添加修改代码。

在App文件夹移除掉GenericApp.c，即右键单击GenericApp.c，在弹出的下拉菜单中选择Remove即可。

同理，删除GenericApp.h。

单击File，选择New，然后选择File，将文件保存为Coordinator.h。

同理，添加Coordinator.c、Enddevice.c两个文件。

然后将附录的源代码写入Coordinator.h、及Coordinator.c、Enddevice.c两个文件中。

（以上代码编写编译工作在宿舍完成）3、分别编译下载协调器及终端程序。

在下载协调器代码时，在Workspace下拉表中选CoordinatorEB，后右键单击Enddevice.c，选择Options，选择Exclude from build。

此时，Enddevice.c为灰白不可用，在编译时不参与编译。

下载终端代码方法同理可得,并将终端代码下载到另一块开发板上。

4、打开协调器电源开关，然后打开终端节点电源开关，几秒钟后，发现协调器LED灯闪烁起来说明协调器组网成功并受到终端发送的数据。

否则协调器灯一直亮，表示未受到数据。

改变协调器及终端灯闪频率观测实验结果。

5、完成后请老师验收检查6、分析终端发送函数的功能及参数。

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通过获得的这些对象信息,用户可以多种方式感知家庭内部的环境信息并且对家庭进行相应的处理和控制。

当采集到的光强数据低于设定值时,用户可以通过软件调节灯光的强弱;当感知到的温度高于或低于人的舒适温度时,系统自动打空调;当家庭环境的湿度过低时,管理中心控制加湿器的打开;当家庭煤气发生泄漏或发火灾时候,烟雾传感器将感知数据发送给用户,实施报警。

家庭环境智能监测为用户提供了可靠、完善的居所环境信息,使得人们的生活更加舒适、高效、安全。

本系统设计特点如下:(1)提供全面的家庭环境真实信息,保证了家庭内部的安全。

(2)据弃了有线家庭环境监测系统铺设成本高,扩展性和维护性差的缺点。

(3)不受地理和空间限制,只要在网络覆盖范围内,就可以通过手机随时掌握家庭环境的最新信息。

图1家庭环境智能监测系统结构如图1所示,由家庭内部网络、家庭网关和外部网络三部分组成,各自功能如下:(1)家庭内部网络采用ZigBee无线技术实现内部网络的组建。

网络中主节点举起网络后,传感器节点以关联方式加入ZigBee网络,在每个传感器节点上都搭载了温度、湿度、光强和烟雾传感器以及LED灯。

zigbee组网实验报告
《Zigbee组网实验报告》
近年来，随着物联网技术的迅猛发展，各种无线传感器网络的研究和应用也日
益受到关注。

其中，Zigbee作为一种低功耗、低成本的无线传感器网络技术，
被广泛应用于智能家居、工业自动化、农业监测等领域。

为了更好地了解Zigbee组网技术的性能和应用，我们进行了一系列的实验。

首先，我们搭建了一个小型的Zigbee传感器网络，包括一个协调器和若干个终端节点。

通过Zigbee协议栈的支持，我们成功实现了这些节点之间的通信和数据传输。

在实验过程中，我们发现Zigbee组网具有较高的稳定性和可靠性，即使在复杂的环境中也能够保持良好的通信质量。

其次，我们对Zigbee组网的能耗进行了测试。

结果显示，由于Zigbee采用了
低功耗的通信方式，因此整个传感器网络的能耗非常低，能够满足长期监测和
控制的需求。

这使得Zigbee成为了很多物联网应用的首选技术之一。

另外，我们还对Zigbee组网的网络拓扑结构进行了研究。

通过改变节点之间的布局和距离，我们发现Zigbee能够自动调整网络拓扑结构，保持良好的网络覆盖和通信质量。

这为实际应用中的网络规划和优化提供了重要的参考。

总的来说，我们的实验结果表明，Zigbee组网技术具有很好的性能和应用前景。

它不仅在能耗方面表现优异，而且在通信稳定性和网络拓扑结构方面也具有很
强的适应能力。

我们相信，在未来的物联网应用中，Zigbee将会发挥越来越重
要的作用。

希望我们的实验报告能够为相关研究和应用提供一定的参考和借鉴。