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要討論 ZigBee 技術,自然繞不開 IEEE 802.15.4協議,因為ZigBee的物理層和MAC層就是 IEEE 802.15.4 協議
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IEEE 是一個組織,叫作“電氣和電子工程師協會”, 802.15 是這個協會里面的一個部門,部門里的第 4 工作組開發了一個協議,就叫 IEEE 802.15.4協議。這個協議是專門為低速無線個人區域網絡(Low-rate wireless personal area network,WPAN)而設計的,具有超低復雜度、超低功耗、低數據傳輸率的特點。

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## **物理層**
IEEE 802.15.4的物理層作為Zigbee協議結構的最低層,提供了最基礎的服務。通常地,作為ZigBee技術的應用開發者,只需通俗地理解物理層的主要作用是將一個設備的數據轉換為電磁波信號之后發送到另一個設備,再由另一個設備解讀電磁波信號獲取數據。

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IEEE 802.15.4提供了基于2.4GHz、868MHz以及915MHz電磁波頻帶的3兩種物理層協議。這3者之間存在一些差異:
* **地域差異**
在世界各地均能使用2.4GHz,但是868MHz和915MHz只能分別在歐洲和美國中使用。因此,在中國,ZigBee協議是基于2.4GHz的。
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* **通信速率差異**
2.4GHz物理層支持240kb/s的數據率,而868MHz和915MHz物理層的數據率分別是20kb/s和40kb/s。
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* **信道數量的差異**
868MHz頻段定義了一個信道,915MHz頻段定義了10個信道,2.4GHz頻段定義了16個信道。
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2.4GHz頻段的信道定義在ZStack 3.0的工程文件Tools/f8wConfig.cfg中,該工程文件所在位置如圖所示。

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配置文件f8wConfig.cfg中默認開啟的是2.4G頻段的11信道,關于信道的定義如下:
```
/* Default channel is Channel 11 - 0x0B */
// Channels are defined in the following:
// 0 : 868 MHz 0x00000001
// 1 - 10 : 915 MHz 0x000007FE
// 11 - 26 : 2.4 GHz 0x07FFF800
//
//-DMAX_CHANNELS_868MHZ 0x00000001
//-DMAX_CHANNELS_915MHZ 0x000007FE
//-DMAX_CHANNELS_24GHZ 0x07FFF800
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x04000000 // 26 - 0x1A
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x02000000 // 25 - 0x19
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x01000000 // 24 - 0x18
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00800000 // 23 - 0x17
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00400000 // 22 - 0x16
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00200000 // 21 - 0x15
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00100000 // 20 - 0x14
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00080000 // 19 - 0x13
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00040000 // 18 - 0x12
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00020000 // 17 - 0x11
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00010000 // 16 - 0x10
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00008000 // 15 - 0x0F
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00004000 // 14 - 0x0E
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00002000 // 13 - 0x0D
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00001000 // 12 - 0x0C
-DDEFAULT_CHANLIST=0x00000800 // 11 - 0x0B
```
在不同的信道中創建的ZigBee網絡互不干擾,但在相同的信道下,也可以組建多個獨立的ZigBee網絡,那么如何區分在相同的信道下構建間的多個ZigBee網絡?
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答案是每個ZigBee網絡都會被分配一個唯一的ID號,稱為“PanID”,可以利用PanID來區分相同信道中的不同ZigBee網絡。
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## **MAC層**
如果有多個網絡設備都要發送數據,那么需要怎么控制它們有序地來發送數據呢?

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為了解決這個問題,媒體接入控制層(MAC,Media Access Control)應運而生。
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媒體接入控制層,是建立在物理層之上,它不關心數據是怎么轉換成電磁波信號、電磁波的頻率是多少等,它只關心自己負責那部分,也就是:
* 第1,將設備劃分為協調器和普通設備;
* 第2,協調器產生并發送信標幀,普通設備根據協調器的信標幀與協調器同步;
* 第3,個域網的關聯和取消關聯;
* 第4,確保無線信道的通信安全;
* 第5,支持帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問(CSMA/CA);
* 第6,提供時槽保障(GTS,Guaranteed Time Slot)服務;
* 第7,提供不同設備之間的MAC層的可靠傳輸服務。
同樣地,我們暫時只需通俗地理解MAC層的主要作用是控制多個網絡設備有序地進行可靠通信。
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**MAC地址**
ZigBee 網絡的中的每一個設備都會有一個固定的MAC地址,也稱為物理地址或者IEEE地址,用于標識MAC層設備的地址。MAC這是一個64位的二進制地址,通常由芯片廠商在芯片生產過程固化到芯片中的。
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## **項目定制**
* 如需項目定制開發,可掃碼添加項目經理好友(注明“**項目定制**”)
* 定制范圍:**NB-IoT**、**CATn(4G)**、**WiFi**、**ZigBee**、**BLE Mesh**以及**STM32**、**嵌入式Linux**等IoT技術方案
* 善學坊官網:[www.sxf-iot.com](https://www.sxf-iot.com/)

* 非項目定制**勿擾**,此處**非**技術支持
- 課程簡介
- 配套資源下載
- 配套開發套件簡介
- 簡介
- 技術參數
- 電路原理圖 & PCB圖——標準板
- 電路原理圖 & PCB圖——MiNi板
- CC2530F256 核心模組
- MCU簡介
- 模組尺寸 & 引腳定義
- 模組技術參數
- 電路原理圖 & PCB設計圖
- 封裝及生產指導
- 第一部分:準備
- 1.1 小白也能讀懂的 ZigBee 3.0 簡介
- 1.2 IAR EW for 8051 簡介與安裝
- 1.3 TI Z-Stack 3.0 簡介與安裝
- 1.4 SmartRF Flash Programmer 下載與安裝
- 1.5 串口助手簡介與安裝
- 1.6 SmartRF04EB 驅動程序
- 1.7 USB轉串口驅動程序
- 其他軟件安裝(非必須)
- 1.7.1 Xshell 7 簡介與安裝指南
- 1.7.2 PuTTY 簡介與安裝
- 第二部分:51單片機入門——基于CC2530
- 第1章:CC2530 開發基礎實驗
- 1.1 新建工作空間及工程
- 1.2 源代碼編寫及編譯
- 1.3 程序下載及仿真
- 1.4 固件燒錄
- 第2章:GPIO實驗
- 2.1 多工程管理基礎
- 2.2 GPIO輸出實驗——LED控制
- 2.3 GPIO輸入實驗——機械按鍵
- 2.4 GPIO輸入輸出通用配置實驗
- 2.5 GPIO外部中斷實驗
- 第3章:定時器實驗
- 3.1 工程概述
- 3.2 定時器T1實驗——查詢觸發
- 3.3 定時器T3實驗——中斷觸發
- 3.4 看門狗定時器實驗
- 3.5 低功耗定時器實驗
- 第4章:串口通信實驗
- 第5章:ADC實驗——使用光照傳感器
- 第6章:OLED 顯示器實驗
- 第7章:外設實驗
- 7.1 DHT11溫濕度傳感器
- 7.2 NorFLASH讀寫實驗
- 7.3 繼電器控制實驗
- 第三部分:Z-Stack 3.0 詳解
- 第1章:Z-Stack 3.0 架構詳解
- 1.1 Z-Stack 3.0.1 文件組織
- 2.2 Z-Stack 3.0.1 工程框架
- 第2章:操作系統的任務調度原理
- 第3章:OSAL 詳解
- 3.1 OSAL的任務調度原理
- 3.2 任務初池始化與事件處理
- 3.3 Z-Stack 事件的應用
- 3.4 使用動態內存
- 第4章:硬件適配層應用——LED
- 4.1 HAL的文件結構和工程結構
- 4.2 HAL的架構簡介
- 4.2 LED API簡介
- 4.3 LED 實驗
- 第5章:硬件適配層應用——按鍵
- 5.1 按鍵實驗
- 5.2 HAL 按鍵框架詳解(選修)
- 第6章:硬件適配層應用——串口
- 第7章:硬件適配層應用——顯示屏
- 第8章:硬件適配層應用——ADC
- 第四部分:ZigBee 3.0 網絡編程
- 第1章:ZigBee 3.0 網絡原理
- 1.1 協議層次結構
- 1.2 IEEE 802.15.4協議
- 1.3 網絡層
- 第2章:ZigBee 3.0 BDB
- 2.1 BDB 簡介
- 2.2 BDB Commissioning Modes
- 2.3 ZigBee 3.0 組網實驗
- 第3章:基于AF的數據通信
- 3.1 簡單描述符
- 3.2 通信原理
- 3.3 數據發送API簡介
- 3.4 ZigBee 3.0 通信實驗
- 第4章:ZCL 基本原理
- 4.1 ZCL 簡介
- 4.2 ZCL 內容詳解
- 第5章:基于ZCL的開關命令收發
- 5.1 應用層對 ZCL API 的調用
- 5.2 ZCL 開關命令收發 API
- 5.3 ZCL 開關命令收發實驗
- 第6章:基于ZCL的屬性讀寫
- 6.1 ZCL 屬性讀寫 API
- 6.2 ZCL 屬性讀寫實驗
- 第7章:基于ZCL的屬性上報實驗
- 7.1 概述
- 7.2 終端設備開發
- 7.3 協調器設備開發
- 7.4 仿真調試
- 課外篇:項目實戰
- ZigBee 3.0 環境信息采集
- 基于ZigBee的農業環境信息采集
- 基于ZigBee的文件傳輸系統
- 基于ZigBee的光照自動開關窗簾
- 基于ZigBee的溫濕度 & 光照強度采集系統
- 其他項目
- 基于ZigBee的溫度和有害氣體短信報警系統
- 基于ZigBee的多傳感器探測與亮燈報警系統
- 基于ZigBee的溫濕度、人體紅外與聲光報警系統
- ZigBee 3.0 多節點組網實戰
- 基于ZigBee的溫濕度 & 信號強度探測系統
- 課外篇:進階選修
- 《課外篇:進階選修》的說明
- 第1章:串口通信協議設計
- 1.1 設計基礎
- 1.2 協議格式
- 第2章:優化協調器工程結構
- 2.1 工程結構
- 2.2 應用框架詳解
- 2.2.1 框架說明
- 2.2.2 zbmsg
- 2.2.3 zbcategory
- 第3章:協調器上位機調試
- 3.1上位機說明
- 3.2 調試說明
- 第4章:信道及PanId的動態修改
- 4.1 串口協議
- 4.2 重要接口說明
- 4.2.1 NIB
- 4.2.2 NLME_UpdateNV
- 4.3 架構調整
- 4.4 應用
- 4.4.1 zbnwk接口實現
- 4.4.2 串口通信解析
- 4.4.3 燒錄調試
- 第5章:網絡短地址及MAC地址的獲取
- 5.1 接口說明
- 5.1.1 描述
- 5.1.2 調用流程
- 5.1.3 異步數據
- 5.2 調試
- 第6章:入網控制及白名單
- 6.1 基本內容
- 6.1.1 入網控制
- 6.1.2 白名單
- 6.2 函數封裝
- 6.3 程序調試
- 第7章:協調器分區存儲管理
- 7.1 軟件框架
- 7.2 應用
- 7.3 調試
- ZigBee 2 WiFi —— 基于ESP8266
- 1.使用云端服務器
- 2.源碼說明與測試
- 3.ESP8266模塊參考資料
- ZigBee 無線報文的抓取與分析
- 接入小米Aqara智能插座和溫濕度傳感器
- Z-Stack的NV應用
- 1. NV 簡介
- 2. NV的讀寫
- 基于HAL的外部FLASH應用
- TFT顯示器實驗(選修)
- Lighting工程源碼分析
- 9.1 ZHA Lighting工程
- 9.2 ZHA Lighting源碼分析
- 9.3 Lighting亮度調節實驗
- TemperatureSensor工程源碼分析
- 10.1 ZHA TemperatureSensor工程
- 10.2 ZHA TemperatureSensor源碼分析
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