ZigBee快速入门.pdf

发布时间：2022-04-13 发布人：admin 分类：互联网资料大小：0.79M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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1.ZigBee是什么？

1.1典型应用

1.2ZigBee目标

1.3关于ZigBee联盟

1.4产品认证

2.ZigBee协议栈

2.1ZigBee

2.1.1应用（APL）层

2.1.2应用框架

2.1.3应用对象

2.1.4ZigBee设备对象（ZDO）

2.1.5ZigBee设备对象管理面板

2.1.6应用支持（APS）子层

2.1.7安全服务提供者（SSP）

2.1.8网络层（NWK）

2.2IEEE802.15.4

2.2.1媒体访问控制层（MAC）

2.2.2物理层（PHY）

3.ZigBee网络

3.1设备类型

3.1.1协调器

3.1.2路由器

3.1.3终端设备

3.2网状网络拓扑结构

3.2.1优点

3.3加入一个ZigBee网络

3.3.1MAC层关联

3.3.2直接加入

3.4路由功能

3.4.1路由成本

3.4.2路由表

3.4.3基本路由算法

3.4.4路由发现

3.4.5路由维护

4.应用规范，簇和端点

4.1ZigBee簇库（ZCL）

4.2绑定

5.ZigBee安全

5.1认证中心

5.2安全密钥

5.2.1万能密钥

5.2.2网络密钥

5.2.3链接密钥

5.3安全模式

5.3.1标准安全模式

5.3.2高级安全模式

6.试运转

6.1试运转工具

6.2试运转举例

7.ZigBee信道和频率

7.1ZigBee，Wi-Fi和蓝牙的信道

7.2信道和频率

8.ZigBee2006和PRO

ZigBee ZigBee ZigBee 快速入门

ZigBee ZigBee ZigBee 快速入门 www.armsky.net 斯凯科技 www.armsky.net www.armsky.net 目录 1. ZigBee 是什么？............................................................................................................................ 4 1.1 典型应用..............................................................................................................................4 1.2 ZigBee 目标.......................................................................................................................... 5 1.3 关于 ZigBee 联盟................................................................................................................5 1.4 产品认证..............................................................................................................................5 2. ZigBee 协议栈................................................................................................................................ 7 2.1 ZigBee................................................................................................................................... 8 2.1.1 应用（APL）层....................................................................................................... 8 2.1.2 应用框架...................................................................................................................8 2.1.3 应用对象...................................................................................................................8 2.1.4 ZigBee 设备对象（ZDO）.......................................................................................8 2.1.5 ZigBee 设备对象管理面板.......................................................................................8 2.1.6 应用支持（APS）子层........................................................................................... 8 2.1.7 安全服务提供者（SSP）........................................................................................9 2.1.8 网络层（NWK）..................................................................................................... 9 2.2 IEEE 802.15.4....................................................................................................................... 9 2.2.1 媒体访问控制层（MAC）...................................................................................... 9 2.2.2 物理层（PHY）.......................................................................................................9 3. ZigBee 网络.................................................................................................................................. 10 3.1 设备类型............................................................................................................................10 3.1.1 协调器.....................................................................................................................10 3.1.2 路由器.....................................................................................................................10 3.1.3 终端设备.................................................................................................................10 3.2 网状网络拓扑结构............................................................................................................10 3.2.1 优点.........................................................................................................................11 3.3 加入一个 ZigBee 网络...................................................................................................... 11 3.3.1 MAC 层关联............................................................................................................11 3.3.2 直接加入.................................................................................................................14 3.4 路由功能............................................................................................................................17 3.4.1 路由成本..................................................................................................................17 3.4.2 路由表.....................................................................................................................18 3.4.3 基本路由算法.........................................................................................................19 3.4.4 路由发现.................................................................................................................21 3.4.5 路由维护.................................................................................................................26 4. 应用规范，簇和端点..................................................................................................................28 4.1 ZigBee 簇库（ZCL）........................................................................................................ 28 4.2 绑定....................................................................................................................................29 5. ZigBee 安全.................................................................................................................................. 31 5.1 认证中心............................................................................................................................31 5.2 安全密钥............................................................................................................................31 222 0732-8880081 斯凯科技电话：0732-8880081 0732-8880081 0732-8373095 传真：0732-8373095 0732-8373095 http://www.armsky.net http://www.armsky.net http://www.armsky.net

ZigBee ZigBee ZigBee 快速入门 www.armsky.net 斯凯科技 www.armsky.net www.armsky.net 5.2.1 万能密钥.................................................................................................................31 5.2.2 网络密钥.................................................................................................................31 5.2.3 链接密钥.................................................................................................................32 5.3 安全模式............................................................................................................................32 5.3.1 标准安全模式.........................................................................................................32 5.3.2 高级安全模式.........................................................................................................32 6. 试运转..........................................................................................................................................33 6.1 试运转工具........................................................................................................................33 6.2 试运转举例........................................................................................................................33 7. ZigBee 信道和频率......................................................................................................................35 7.1 ZigBee，Wi-Fi 和蓝牙的信道.......................................................................................... 35 7.2 信道和频率........................................................................................................................35 8. ZigBee 2006 和 PRO.................................................................................................................... 37 0732-8880081 斯凯科技电话：0732-8880081 0732-8880081 0732-8373095 传真：0732-8373095 0732-8373095 http://www.armsky.net http://www.armsky.net http://www.armsky.net 333

ZigBee ZigBee ZigBee 1.1.1. ZigBee ZigBee ZigBee 快速入门 www.armsky.net 斯凯科技 www.armsky.net www.armsky.net 是什么？ ZigBee 和 IEEE 802.15.4 是基于标准的协议，它们为无线传感器网络应用提供所需要的网络基础设施。802.15.4 定义了物理层（PHY）和媒体访问控制（MAC）层，ZigBee 定义了网络（NWK）层和应用层（APL）。对于传感器网络应用，关键的设计要求围绕着电池寿命长，成本低，占地面积小和网状网络等问题，以支持在一个互操作多应用环境中大量设备之间的通信。 1.11.11.1 典型应用典型应用典型应用 ZigBee 无线网状网络的冗余、自配置和自愈能力对许多应用来说是非常理想的，主要包括：  能源管理和提高效率 — 提供更多的信息和控制能源使用，为用户提供更好的服务和更多的选择机会，更好地管理资源，帮助减少对环境的冲击。  家居自动化 — 提供对照明、采暖、制冷、安全和家庭娱乐系统更灵活的管理。  楼宇自动化 — 整合并集中管理照明、采暖、制冷和安全。  工业自动化 — 扩大现有的生产和过程控制系统可靠性。 ZigBee 的互用性意味着这些应用可以一起工作，提供更大的好处。 0732-8880081 斯凯科技电话：0732-8880081 0732-8880081 0732-8373095 传真：0732-8373095 0732-8373095 http://www.armsky.net http://www.armsky.net http://www.armsky.net 444

www.armsky.net 斯凯科技 www.armsky.net www.armsky.net ZigBee ZigBee ZigBee 快速入门 1.21.21.2 ZigBee ZigBee ZigBee 目标目标目标 ZigBee 标准被开发以解决以下需求：  低成本  安全  可靠和自愈  灵活可扩展  低功耗  容易且不昂贵的部署  使用全球无限制无线电频段  智能化的网络建立和信息路由 1.31.31.3 关于关于关于 ZigBee ZigBee ZigBee 联盟联盟联盟 ZigBee 联盟是一个由 285 家公司一起工作的联合体，以实现基于一个开放的全球标准的、可靠的、具有成本效益、低功耗、无线网络的、检测和控制产品。其重点是以下方面：  定义网络、安全及应用软件层  提供互操作性和一致性测试规范  全球性地促进 ZigBee 品牌以建立市场意识  管理该技术的发展 1.41.41.4 产品认证产品认证产品认证要使用 ZigBee Alliance 标识的产品，它必须首先成功完成 ZigBee 认证项目。这就确保了该产品符合在 ZigBee 规范里的标准描述。只有那些通过了 ZigBee 认证的产品才可以使用 ZigBee 标识。这里有两个 ZigBee 认证测试项目：  ZigBee 兼容平台（ZCP） ZCP 适用于组件或平台，它们被用来创建终端产品的模块。 555 0732-8880081 斯凯科技电话：0732-8880081 0732-8880081 0732-8373095 传真：0732-8373095 0732-8373095 http://www.armsky.net http://www.armsky.net http://www.armsky.net

ZigBee ZigBee ZigBee 快速入门  ZigBee 认证产品 www.armsky.net 斯凯科技 www.armsky.net www.armsky.net 该项目适用于那些建立在 ZigBee 兼容平台上的终端产品。顺利完成之后，这些产品可以使用 ZigBee 标识。使用公共应用规范的产品被测试以保证与其他 ZigBee 终端产品的互操作性。将运行为“封闭系统”的使用制造商专用应用规范的产品，被测试以保证它们能和其他 ZigBee 系统共存：也就是说，它们不影响到其他 ZigBee 认证产品和网络的运行。应用规范将在本文档的后面被描述。互操作性共存性 0732-8880081 斯凯科技电话：0732-8880081 0732-8880081 0732-8373095 传真：0732-8373095 0732-8373095 http://www.armsky.net http://www.armsky.net http://www.armsky.net 666

快速入门 www.armsky.net 斯凯科技 www.armsky.net www.armsky.net ZigBee ZigBee ZigBee 2.2.2. ZigBee ZigBee ZigBee 协议栈 ZigBee 位于 IEEE802.15.4 物理层（PHY）和媒体访问控制（MAC）层的上面： ZigBee 协议栈每一层为它的上层提供一套特定的服务。每一个服务实体通过一个服务访问点（SAP）为上层提供服务。 0732-8880081 斯凯科技电话：0732-8880081 0732-8880081 0732-8373095 传真：0732-8373095 0732-8373095 http://www.armsky.net http://www.armsky.net http://www.armsky.net 777

ZigBee ZigBee ZigBee 快速入门 2.12.12.1 ZigBee ZigBee ZigBee 2.1.1 2.1.1 2.1.1 应用（APLAPLAPL ）层 www.armsky.net 斯凯科技 www.armsky.net www.armsky.net ZigBee 协议栈的顶层由应用框架、ZigBee 设备对象（ZDO）和应用支持（APS）子层组成。 2.1.2 2.1.2 2.1.2 应用框架提供了一个如何在 ZigBee 协议栈上建立一个规范（以帮助确保该规范可以产生一种前后一致的方式）的描述。它也规定了规范的一系列的标准数据类型，协助服务发现的描述符，传输数据的帧格式，和一个键值对结构以快速开发基于属性的简单规范。。 2.1.3 2.1.3 2.1.3 应用对象在一个端点上的软件，它控制 ZigBee 设备。一个单一的 ZigBee 节点可支持多达 240 个应用对象。每一个应用对象支持的端点编号为 1～240（端点 0 保留给 ZigBee 设备对象（ZDO））。 2.1.4 2.1.4 2.1.4 ZigBee ZigBee ZigBee 设备对象（ZDOZDOZDO ）定义一个设备在网络中的角色（协调器、路由器或终端设备），发起和/或回应绑定和发现请求，并在网络设备间建立一个安全关系。它也提供定义在 ZigBee 设备规范（用于 ZigBee 试运转）里的一套丰富的管理指令。ZigBee 设备对象总是为端点 0。 2.1.5 2.1.5 2.1.5 ZigBee ZigBee ZigBee 设备对象管理面板使用 ZigBee 设备对象促进应用支持子层和网络层之间的联系。允许 ZigBee 设备对象处理为网络访问和安全的来自应用的请求，使用 ZDP（ZigBee 设备规范）信息。 2.1.6 2.1.6 2.1.6 应用支持（APSAPSAPS ）子层负责提供一个数据服务给应用和 ZigBee 设备规范。它也提供一个管理服务以维护绑定链接和它自己绑定表的存储。 0732-8880081 斯凯科技电话：0732-8880081 0732-8880081 0732-8373095 传真：0732-8373095 0732-8373095 http://www.armsky.net http://www.armsky.net http://www.armsky.net 888

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