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Zigbee——串口无线透传分析 时间:2017-10-25      来源:未知

透传的基本概念:

透传就是透明传输的简称。那么什么是透明传输呢?顾名思义,透明传输就是指在传输过程中,对外界完全透明,不需要关系传输过程以及传输协议,终目的是要把传输的内容原封不动的传递给被接收端,发送和接收的内容完全一致。这就相当于把信息直接扔给你想要传输的人,只需要扔(也就是传输)这一个步骤,不需要其他的内容安排。

串口无线透传编程流程:

程序需要实现的功能:

1、 ZigBee 模块接收到从 PC 机发来的消息,然后无线发送出去

2、 ZigBee 模块接收到其他 ZigBee 模块发来的消息,然后发送给 PC 机

发送和接收数据的流程:

发送数据:

填充并注册端点描述符 配置发送模式及目的地址AF_DataRe quest()发送数据

接收数据:

填充并注册端点描述符处理系统事件 SYS_EVENT_MSG 中的AF_INCOMING _MSG_CMD 消息获得消息包中的无线数据

相关的API函数或结构体的介绍:

串口无线透传我们需要掌握以下重点:

端点描述符

简单描述符

如何发送数据

如何接收数据

我们重点分析四个函数:

任务的初始化函数

任务的事件处理函数

无线消息接收回调函数

无线消息发送函数

端口描述符的定义:

端点(Endpoint)是协议栈应用层入口,它通常为节点的一个通信部件或设备(如各种类型的传感器、开关、 LED 灯等)也是用户定义的应用对象驻留的地方。端点类似于在计算机 TCP/IP 网络通信中,为方便计算机中不同的进程进行通信,在传输层设置的端口(Port)概念。端点和 IEEE64 位扩展地址、16 位网络短地址一样,是 ZigBee 无线通信的一个重要地址参数,能够为多个应用对象提供逻辑子通道以进行通信。每个 ZigBee 设备支持多达 240 个端点,也就是说,每个设备多可以定义 240 个应用对象。端点 0 必须在ZigBee 设备中具有,它分配给 ZigBee 设备对象(ZD0)使用,端点 255 是端点广播地址,端点 241~254 保留,为以后扩展使用。端点描述符用来描述一个端点,Z-Stack 中的 AF.h 中有关于端点描述符的定义如下:

typedef struct

{

  uint8 endPoint;     //端口号

  uint8 *task_id;     // 指向任务ID号  Pointer to location of the Application task ID.

  // 简单设备描述符  可以通过go to…的方式查看结构体变量的类型

  SimpleDescriptionFormat_t *simpleDesc;  

  afNetworkLatencyReq_t latencyReq;   // 延时,采用默认值初始化即可

} endPointDesc_t;

端点描述符的初始化:

端点描述符需要在应用层 SampleApp.c 文件中的 SampleApp_Init()函数中进行端点填充,并向 AF 层注册端点描述符。第一次对话实验中填充端点描述符的过程如下,该部分代码比较固定。

void SampleApp_Init( uint8 task_id )

{

  // Fill out the endpoint description.

  // 以下四行是对节点描述符进行初始化

  // 我们需要手动指定端口号,程序中 SAMPLEAPP_ENDPOINT 的宏值为20,

// 可以使用的端口号范围:1~240,用户可根据需要进行修改。

  SampleApp_epDesc.endPoint = SAMPLEAPP_ENDPOINT;

  //指定任务 ID,这里我们指向的是当前任务的 ID。

  SampleApp_epDesc.task_id = &SampleApp_TaskID;

// 指向简单描述符。我们下边会分析简单描述符的定义。

  SampleApp_epDesc.simpleDesc

            = (SimpleDescriptionFormat_t *)&SampleApp_SimpleDesc;

// 采用默认值 noLatencyReqs 即可

  SampleApp_epDesc.latencyReq = noLatencyReqs;

  // Register the endpoint description with the AF

  // 用 afRegister()函数向 AF 层注册端点描述符。

  afRegister( &SampleApp_epDesc );

}

简单设备描述符的定义:

typedef struct

{

  uint8          EndPoint;                // 端口号

  uint16         AppProfId;               // 应用规范ID

  uint16         AppDeviceId;             // 应用设备ID

  uint8          AppDevVer:4;             // 应用版本设备号

  uint8          Reserved:4;              // 保留  AF_V1_SUPPORT uses for AppFlags:4.

  uint8          AppNumInClusters;        // 输入簇的个数

  cId_t         *pAppInClusterList;       // 输入簇的列表

  uint8          AppNumOutClusters;       // 输出簇的个数

  cId_t         *pAppOutClusterList;      // 输出簇的列表

} SimpleDescriptionFormat_t;

简单设备描述符的初始化:

宏定义在SampleApp.h文件中

#define SAMPLEAPP_ENDPOINT           20   // 端口号20

#define SAMPLEAPP_PROFID             0x0F08

#define SAMPLEAPP_DEVICEID           0x0001

#define SAMPLEAPP_DEVICE_VERSION     0

#define SAMPLEAPP_FLAGS              0

#define SAMPLEAPP_MAX_CLUSTERS       2

#define SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID 1

#define SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID     2

初始化在SampleApp.c文件中

const cId_t SampleApp_ClusterList[SAMPLEAPP_MAX_CLUSTERS] =

{

  SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID,

  SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID

};

const SimpleDescriptionFormat_t SampleApp_SimpleDesc =

{

  SAMPLEAPP_ENDPOINT,              //  int Endpoint;  端口号

  SAMPLEAPP_PROFID,                //  uint16 AppProfId[2];  应用规范ID

  SAMPLEAPP_DEVICEID,              //  uint16 AppDeviceId[2];  应用设备ID

  SAMPLEAPP_DEVICE_VERSION,        //  int   AppDevVer:4;    应用设备版本号

  SAMPLEAPP_FLAGS,                 //  int   AppFlags:4;     保留

  SAMPLEAPP_MAX_CLUSTERS,          //  uint8  AppNumInClusters;  输入簇命令个数

  (cId_t *)SampleApp_ClusterList,  //  uint8 *pAppInClusterList; 输入簇列表

  SAMPLEAPP_MAX_CLUSTERS,          //  uint8  AppNumInClusters;  输出簇命令个数

  (cId_t *)SampleApp_ClusterList   //  uint8 *pAppOutClusterList;输出簇列表 

};

发送数据函数详解:

【1】 afStatus_t AF_DataRequest(

afAddrType_t *dstAddr, //包含目的节点的网络地址以及发送数据的格式,如广播、组播或单播。

endPointDesc_t *srcEP,//某一个节点上不同的端口 (endpoint) ,我们可以理解为 TCP/IP 中的端口。

uint16cID,//该参数主要是为了区分不同的命令,对应简单描述符中的输出群集

uint16 len,//该参数标识了发送数据的长度。

uint8 *buf,//该参数是指向发送缓冲区的指针。

uint8 *transID,//该参数是指向发送序号的指针。可以用来检测丢包率,由OSAL维护。

uint8 options,//取默认值 AF_DISCV_ROUTE 即可。

uint8 radius//取默认值 AF_DEFAULT_RADIUS 即可。

    )

【2】对于发送数据函数AF_DataRequest函数的具体实现,

只需要理解zigbee协议栈是通过发送函数实现广播、组播、单播的即可。

【3】这里重点关注AF_DataRequest函数的第一个参数,可以通过go to……的方式跳转到第一个参数的变量类型:

第一个参数是一个结构体:如下

typedef struct

{

union

{

uint16      shortAddr;   //代表节点的网络地址

ZLongAddr_t extAddr;

} addr;

afAddrMode_t addrMode;   //重点关注这个变量,他代表我的发送形式

uint8 endPoint;

uint16 panId;  // used for the INTER_PAN feature

} afAddrType_t;

afAddrMode_t变量是一个枚举类型:

typedef enum

{

afAddrNotPresent = AddrNotPresent,

afAddr16Bit      = Addr16Bit,     //代表单播

afAddr64Bit      = Addr64Bit,     

afAddrGroup      = AddrGroup,     //代表组播

afAddrBroadcast  = AddrBroadcast  //代表广播

} afAddrMode_t;

上述使用到的Addr16Bit,AddrGroup,,AddrBroadcast是一个常数,在zigbee协议栈中具有定义:如下

enum

{

AddrNotPresent = 0,

AddrGroup = 1,

Addr16Bit = 2,

Addr64Bit = 3,

AddrBroadcast = 15

};

接收数据函数详解:

当设备接收到无线数据后,操作系统会将该数据封装成一个消息然后放入消息队列中,同时设置系统事件SYS_EVENT_MSG ,应用层的事件处理函数 SampleApp_ProcessEvent 会处理这个事件,他首先会将消息从消息队列中取出,根据消息的 ID 判断该消息是否就是接收到的数据,标识接收到新数据的消息 ID 是 AF_INCOMING_MSG_CMD,其中 AF_ INCOMING_MSG_CMD 的值是 0x1a,这是在 ZigBee 协议栈中定义好的,用户不可更改。

具体的事件处理函数代码如下所示,这部分代码比较固定,我们只需要熟悉这种事件处理结构即可。

// 事件处理函数

uint16 SampleApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )

{

  afIncomingMSGPacket_t *MSGpkt;

  (void)task_id;  // Intentionally unreferenced parameter

  if ( events & SYS_EVENT_MSG )

  {

    // 获取消息

    MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( SampleApp_TaskID );

    while ( MSGpkt )

    {

      switch ( MSGpkt->hdr.event )

      {

        // Received when a messages is received (OTA) for this endpoint

        case AF_INCOMING_MSG_CMD://接收数据事件,调用函数AF_DataRequest()接收数据

          SampleApp_MessageMSGCB( MSGpkt );//调用回调函数对收到的数据进行处理

          break;

        default:

          break;

      }

      // Release the memory   事件处理完了,释放消息占用的内存

      osal_msg_deallocate( (uint8 *)MSGpkt );

      // Next - if one is available 指针指向下一个放在缓冲区的待处理的事件,

      //返回while ( MSGpkt )重新处理事件,直到缓冲区没有等待处理事件为止

      MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( SampleApp_TaskID );

    }

    // return unprocessed events   返回未处理的事件

    return (events ^ SYS_EVENT_MSG);

  }

  // Discard unknown events

  return 0;

}

SampleApp_MessageMSGCB( MSGpkt );函数使用说明:

// 接收到消息,消息处理回调函数

void SampleApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt )

{

  uint16 flashTime;

  switch ( pkt->clusterId )

  {

case SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID:

HalUARTWrite (0, (pkt->cmd).Data, ((pkt->cmd).DataLength));

      break;

    case SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID:

      flashTime = BUILD_UINT16(pkt->cmd.Data[1], pkt->cmd.Data[2] );

      HalLedBlink( HAL_LED_4, 4, 50, (flashTime / 4) );

      break;

  }

}

思考两个问题:

为什么要根据SAMPLEAPP_ PERIODIC_CLUSTERID 才能得到正确的数据呢?

在 ZigBee 网络中进行通信时需要注意的,两者如果想进行通信,需要具有相同的 Cluster ID,而且一个选择“输入” ,另一个选择“输出”(在简单描述符中填充) 。

收到的数据在哪里?

在 pkt 指向的那个结构体里,我们去看下 afIncomingMSGPacket_t 的真面目了。

接收数据的存放位置:

typedef struct

{

  osal_event_hdr_t hdr;     /* OSAL Message header */

  uint16 groupId;           /* Message's group ID - 0 if not set */

  uint16 clusterId;         /* Message's cluster ID */

  afAddrType_t srcAddr;     /* Source Address, if endpoint is STUBAPS_INTER_PAN_EP,

                               it's an InterPAN message */

  uint16 macDestAddr;       /* MAC header destination short address */

  uint8 endPoint;           /* destination endpoint */

  uint8 wasBroadcast;       /* TRUE if network destination was a broadcast address */

  uint8 LinkQuality;        /* The link quality of the received data frame */

  uint8 correlation;        /* The raw correlation value of the received data frame */

  int8  rssi;               /* The received RF power in units dBm */

  uint8 SecurityUse;        /* deprecated */

  uint32 timestamp;         /* receipt timestamp from MAC */

  uint8 nwkSeqNum;          /* network header frame sequence number */

  afMSGCommandFormat_t cmd; /* Application Data */

} afIncomingMSGPacket_t;

afMSGCommandFormat_t结构体的声明:

typedef struct

{

  uint8   TransSeqNumber;   //用于存储发送序列号;

  uint16  DataLength;              //用于存储接收到的数据长度;

  uint8  *Data;            //数据接收后放在一个缓冲区,该参数就是指向缓冲区的指针;

} afMSGCommandFormat_t;

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