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　　无线传感网 无线传感网 透传通信协议说明(串口) 透传通信协议说明(串口) V0.3– 2013-6-5 无线传感网透传通信协议说明 目 录 目 录1 1 概述2 2 硬件结构简述2 3 透传通信协议3 3.1 基本数据包3 3.2 端点4 3.2.1 端点4 3.2.2 普通功能端点7 3.2.3 透传通信基本规则7 3.3 通信流程7 4Z-StackforSunplusAPP开发指南8 4.1 应用程序框架的文件 8 4.2 应用程序框架提供的基本接口8 4.2.1 8 4.2.2 数据结构9 4.2.3 函数接口11 4.3 节点应用开发步骤13 4.3.1 功能类型定义13 4.3.2 定义节点功能列表14 4.3.3 路由器16 4.3.4 协调器17 5 附录17 SunplusUniversityProgram : @ 1 无线传感网透传通信协议说明 1 概述 系统主要由，底层和zigb 网络各个节点和一个 网关（以下 网关） 。 2 硬件结构简述 实验箱的综合实验中，需用到所有节点和网关。其硬件连接 如图 2.1所示。 图 2.1 系统硬件结构框图 网关通过串口与协调器相连，并与之通信。无线传感器网络中的所有 通过串口汇总到网关 之后，进行 操作。 2 SunplusUniversityProgram : @ 无线传感网透传通信协议说明 3 透传通信协议 传感网络中，终端 共分为三类：  网关（或应用程序终端，以下 网关）  协调器  节点 网关与协调器之间采用透传协议；协调器与节点之间采用标准Zigb 2006/2007协议。其中， 协调器在此过程中，视为应用程序到无线传感网之间的透传接口。 协调器与网关通过UART接口，采用 115200波特率/8位数据位/1位停止位/无校验位的 行通信。 3.1 基本数据包 协调器与网关之间的所有通信数据包，均采用如表 3.1所示的格式。 表 3.1 传感器网络通信数据包格式 长度 1B 1B 2B 1B 4~122B 1B 域名称 SOP LEN CMD 2B 1B 1~119B FSC NWKADDR NODEEP DATA 说明 同步头 数据域长 指令 协调器端点 节点地址 节点端点 端点数据 校验 度 值 0x02 - 0x0018 0xF1 - - - - 1) SOP SOP （同步头）的定义为一个字节的0x02 2) LEN 表 示从 CMD 到 DATA 之间的的数据长度， LEN = CMD + ENDPONINT + NWKADDR+NODEEP+DATA。 3) CMD CMD是zigb 网络系统 令字为两个字节的0x0018，代表网络透传。 4) 协调器端点，在现行版本的协议中，固定为0xF1，表示该数据包为透传数据包。 5) NWKADDR SunplusUniversityProgram : @ 3 无线传感网透传通信协议说明 用于指定端点数据的目的/来源节点的网络地址。 6) NODEEP 用于指定端点数据的目的/来源节点的端点。 7) DATA 端点数据。当该数据包是由网关发送给协调器时，端点数据将传输给地址为NWKADDR 的节 点的NODEEP 端点；当该数据包是由协调器发送给网关时，端点数据是来自于地址为 NWKADDR 的节点的NODEEP端点。 8) FSC(异或校验) 从除包头以后的LEN开始，一直到DATA域，按字节异或而得到的值。 3.2 端点 端点是一个整数值，取值范围为1~240(0xF0)，用于表示某个节点上的一个逻辑功能。通常情 ，任意一个Zigb 节点（ 协调器）都至少包含一个值为240 的端点，该端点被称为控 制端点。 端点具备如下功能：  获取节点的功能列表  获取节点的网络拓扑连接 取值范围在1~239之间的端点，称为普通功能端点， 情 ，某个节点上具备的N个逻辑 功能，将顺序占用1~N端点，其功能排列顺序可以随意。例如，某个节点具备 温度传感器、 光照度传感器，则该节点具备以下三个端点：  240端点： 端点  1端点：温度检索端点  2端点：光照度检索端点 其中，温度检索端点和光照度检索端点的位置可以互换，具体视节点内运行的应用程序而定。 3.2.1 端点 向某个节点的 端点发送数据，端点数据的长度固定为1字节，其含义如表 3.2所示。 表 3.2 端点数据含义 名称 中文名称 值 说明 CtlQueryProfil 检索功能列表 0x01 用于检索节点的功能列表 CtlQueryTopo 获取拓扑 0x02 用于获得该节点的拓扑连接 CtlQuerySpecial 功能发现 0x03 仅用于Zigb 节点之间在网络内 发现指定功能节点 A. 检索功能列表 4 SunplusUniversityProgram : @ 无线传感网透传通信协议说明 节点的 端点接收到CtlQueryProfil 时，需回应表 3.3所示的数据包，以便告知网关该节点 所包含的逻辑功能列表。 表 3.3CtlQueryProfil 响应数据包格式 长 1B 1B 1B 1B 1B 3(n-2)B 1B 1B 1B 度 P P P P P P P 域 RONUM ROCODE1 ROID1 ROCYCLE1 …… ROCODEn ROIDn ROCYCLEn 名 称 固定为 功能1 功能1 功能1 …… 功能n 功能n 功能n 说 CtlQueryProfil 逻辑功能 类型 编号 刷新周期 类型 编号 刷新周期 明 数量 逻辑功能表 PRONUM表示该节点具备的逻辑功能数量。在PRONUM之后，为节点具备的逻辑功能列表。 每一项逻辑功能以3字节来表示：其中第一个字节表示该逻辑功能的类型，其含义如所示表 3.4 所示；第二个字节表示该逻辑功能在同一个系统中的同一种类的逻辑功能中的序号，通常可以 用来区 中不同位置的同种功能节点；第三个字节表示该逻辑功能自动报告数据的间 隔， 为秒，当间隔时间为0时表示该逻辑功能 自动报告数据。 逻辑功能表中每一项逻辑功能的顺序，与其对应的端点好一一对应，即，逻辑功能 1的端点为 1，逻辑功能n 的端点为n。 表 3.4 逻辑功能类型定义 名称 中文名称 编 输入数据格式 输出数据格式 码 DevTemp 温度传感器 1 任意 2字节，摄氏度*100 DevHumm 湿度传感器 2 任意 2字节，百分比*100 DevILLum 光照度传感器 3 任意 2字节，透光度*100 DevRain 雨滴传感器 4 任意 1字节，0或1 DevIRDist 红外测距传感 5 任意 2字节，距离(cm)*100 器 DevGas 气体传感器 6 任意 1字节，0或1 DevSmok 烟雾传感器 7 任意 1字节，0或1 DevFir 8 1 0 1 火焰传感器 任意 字节， 或 DevIRPers 9 1 0 1 红外传感 任意 字节， 或 SunplusUniversityProgram : @ 5 无线传感网透传通信协议说明 器 DevVoic 语音传感器 10 任意 1字节，语音序号，-1表示错 误 DevExecuteB 二进制执行器 11 1字节，每一位代表一个开关状态 1字节，每一位表示一个开关 状态 DevExecuteA 数字执行器 12 2字节，表示执行器输出值 2字节，表示执行器输出值 DevRemoter 器 13 4字节，表示 编码 4字节，与输入数据相同 DevRouter 路由 240 任意 表 3.5所示的拓扑连接 DevCoordinator 协调器 241 任意发送到协调器普通功能端点的数据 被转 无 发到串口 B. 获取拓扑 节点的 端点接收到CtlQueryTopo时，需回应表 3.5所示的数据包，以便告知网关该节点在 网络中的拓扑连接 。 表 3.5CtlQueryTopo响应数据包格式 长度 1B 8B 2B 2B 1B 域名称 NODEMAC PARNODE PANID CHANNEL 说明 固定为CtlQueryTopo 节点物理地址 父节点网络地址 个域网ID 通信信道 C. 功能发现 功能发现，意在为Zigb 网络内的节点提供发现指定功能节点的物理地址和端 。比如，安 防传感器在检测到意外状态时，一方面可以报告给协调器，并由协调器转发给网关，另一方面， 如果我们希望在不经过网关的情 ，直接对 器进行 ，那么，安防传感器需要知道报 警器节点的网络地址和功能端点号。利用“功能发现”即可实现该功能。 首先，节点1 （例如，安防传感器节点）向所有节点的 端点广播表3.6所示的数据包，意 为，询问所有的节点，谁的功能列表中包含功能类型为PROCODE，功能编号为PROID 的功 能。 如果网络中某个节点2包含节点1 的功能，则它将向节点1回复表 3.7所示的数据包，将 该功能 点上的端点编号和刷新周期发送给节点1。 表 3.6CtlQuerySpecial 数据包格式 长度 1B 1B 2B 域名称 PROCODE PROID 说明 固定为CtlQuerySpecial 功能类型 功能编号 表 3.7CtlQuerySpecial响应数据包格式 6 SunplusUniversityProgram : @ 无线传感网透传通信协议说明 长度 1B 1B 1B 域名称 PROCYCLE 说明 固定为CtlQueryTopo 功能端点号 功能刷新周期 3.2.2 普通功能端点 向某个节点的普通功能端点发送数据，端点数据的长度及其含义根据该端点的逻辑功能类型的 不同而不同。具体可以参考表 3.4。 其中，“输入数据格式”表示由网关向端点发送的数据的含义；“输出数据格式”表示端点向 网关发送的数据的含义。 通常情 ，传感器类的端点，在接收到任意格式的数据时，将输出当前的传感器值； 类 的端点，接收到 值后，将输出执行之后的状态。 3.2.3 透传通信基本规则 协调器有且仅有一个普通功能节点，其端点号为 1，该功能端点用来接收其他节点的数据，并 会自动将数据转发给网关。即是说，当某个普通节点需要将数据报告给网关时，它一定需要将 数据发送至协调器的1端点。 同样，当网关向Zigb 网络中的某个节点（ 协调器）发送数据时，协调器也会通过 的 1端点将数据转发给目标节点（ ）。 主动上报的数据，通常都会直接发送给协调器的1端点，以便可以传输到网关。 任意节点的 端点，在收到 命令后，都会将响应数据发送至源节点（而不是发送至协调 器的 1端点）。 3.3 通信流程 节点的每一个普通功能端点 （除协调器外）按照某个固定的时间间隔向协调器的1端点发送自 ．．．．．．．．．．．．． 己的传感器数据或执行器的当前状态。除此之外，节点不应该主 网关发送任何其他类型的 数据。 初始情 ，网关的数据库中不 任何节点 。当网关第一次接收到某个节点的任意一个 普通功能端点发送来的数据时，其会向该节点的 端点依次发送获取拓扑 和检索功能列 表，从而获取到该节点的详细 。 正常运行过程中，网关接收到某个端点的某个普通功能端点发送来的数据后，将保存此数据至 数据库。否则，当超出刷新间隔仍然无法接收到该功能端点的数据，则网关将其标记为掉线。 SunplusUniversityProgram : @ 7 无线传感网透传通信协议说明 4 Z-StackforSunplusAPP 开发指南 Z-StackforSunplusAPP （以下 Z-StackAPP）是基于TI提供的ZStack 中的SampleAPP，修 改了其应用层代码而得到一个完整的基于Zigb 2007协议栈的Zigb 节点开发框架。 在Z-StackAPP 中，任意一个节点的代码， 功能为基本 来设计其代码，而每一个功能 都对应于一个端点。例如，对于一个温度传感器节点，“温度”即为其功能，在框架中只需要 为“温度”这个功能添加代码即可。对于Zigb 协议来说，该功能即是一个端点。 4.1 应用程序框架的文件 Z-StackAPP下的应用程序框架，主要 四个文件：SAPP_FrameWork.c、SAPP_FrameWork.h、 SAPP_Device.c和SAPP_Device.h。 其中，SAPP_FrameWork定义并实现了 传协议的全部内容，它是应用程序框架的主要组 成部分。它为任意节点提供了两个最基本的任务：controlEpProcess和functionEpProcess，分别 对应于节点的 端点和其它所有的普通功能端点。SAPP_Framework相关文件通常不需要做 任何修改。 SAPP_Devic 为单个节点定义并实现了常见传感器（或执行器）节点的功能，这些传感器（或 执行器）可以通过SAPP_Device.h文件中的宏定义来选择或 。同时，可以同时选择多种传 感器（或执行器）。通常，在实现一个具体的系统时，只需要修改SAPP_Devic 相关文件，或 为其增加功能代码即可。 4.2 应用程序框架提供的基本接口 在编写节点应用之前，首先需要了解一下框架为应用程序提供的接口。这些接口包含了 、 数据结构和函数接口等三种形式，下面一一 。 4.2.1 应用程序框架中提供了表 4.1所示的 ，方便应用程序使用。 表 4.1Z-StackAPP框架提供的

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