發布日期：2022-04-26 點擊率：20
關鍵詞： ZigBee
摘要：ZigBee技術作為物聯網領域最常用的無線技術，經常受限于協議棧開發難、組網過于繁瑣等問題而難以應用，本文將為您介紹ZigBee如何快速一鍵自組網？
ZigBee技術作為物聯網領域最常用的無線技術，目前在智能家居、農田智能管理、節能應用等行業得到大量應用。為方便大家利用ZigBee進行項目開發，今天對ZigBee協議棧及組網相關知識做個分享。
圖1 ZigBee無線網絡應用
ZigBee協議棧可以分為四層:物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)、網絡層(NWK)及應用層(APL)。如圖2所示，粉色的部分是由IEEE標準中定義的，淺藍色部分是由ZigBee聯盟規定的，黃色部分是由設備廠商自行定義。
圖2 ZigBee協議棧圖示
ZigBee協議棧的物理層及MAC層都是IEEE802.5.14標準中定義的。PHY層(物理層)規定了所使用的頻段，以及所使用的編碼、調制、擴頻、調頻等無線傳輸技術。
MAC層的主要作用規定了無線信道的訪問控制機制，也就是規定各個設備按照什么規矩輪流使用信道；如果沒有MAC層協議，節點一多，沒有規矩的收發機制，就會發生信號沖突，則無法正常傳輸數據了。
ZigBee協議棧在802.15.4協議基礎上定義了網絡層。網絡層的主要作用是負責設備的連接和斷開、在幀數據傳遞時采用的安全機制、路由發現和維護。簡單說，就是保障設備之間的組網和網絡節點間的數據傳輸。
標準的ZigBee網絡協議包括協調器、路由器和終端節點，而建立一個ZigBee網絡除了必須要有的協調器之外，僅需加上路由器或終端節點即可。
在啟動標準ZigBee Pro網絡通訊前，如果沒有建立存儲跳轉路徑的路由表，則節點無法通信，同樣需要定時地發送網絡報文檢查節點是否異常。由此可見，ZigBee Pro不僅啟動速度慢，而且定時發送網絡報文占用大量的帶寬。
圖3 ZigBee Pro組網圖示
若網絡上的任意節點都具備對等的數據傳輸功能，且無須協調器管理網絡，那么網絡中的任何節點都可以主動傳輸數據，這樣用戶就無需理會具體的網絡結構，顯然使用會更加方便，且施工人員也無需了解相關配置等。
基于此，ZLG致遠電子憑借對無線技術的深厚積累以及豐富實戰經驗，在ZigBee協議棧的基礎上開發了FsatZigBee透明對等網絡協議。
圖4 致遠電子FastZigBee組網圖示
其特點優勢如下：
1、啟動零延時：FastZigBee節點上電無需組網等待，可直接根據配置信息數據輸出，較小喚醒啟動組網時間和功耗；
2、節點容量大：FastZigBee采用16bit短地址管理方式，在輪訊機制下，理論上節點容量高達65535個；
3、完全透明：FastZigBee采用透明傳輸，用戶可隨意創建私有協議格式，不局限與固定第三方協議；
4、無需二次開發：FastZigBee組網協議內嵌模塊中，可使用配套軟件或者AT配置命令配置，方便快速組網通信。
圖5 FastZigBee點對點及多點通信圖示
一般情況下節點數量不多時，我們可以通過配套配置工具即可快速完成配置投入使用。當節點數量到一定的程度是，如果還是一個一個節點去配置，顯然非常麻煩，那么可使用AT命令控制FsatZigBee模塊進入自組網模式，快速實現現場動態組網。
圖6 主機模塊自組網過程圖示
圖7 從機模塊自組網圖示
如若后期需要對現場進行更新，對于局域網內節點數量及布局進行更改，亦可通過命令控制主機模塊重新獲取網絡參數，從機模塊退出之前加入的網絡，再次進入自組網快速完成新的網絡搭建。
圖8 主機重新獲取網絡參數
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