基于Zigbee技术的家用无线网关的设计

考虑到目前还没有完全可以用的Zigbee协议栈，在这里定义并实现了—个基本功能的Zigbee协议栈。其基本结构为：

(1)phy层：该层主要实现与具体Zigbee模块硬件有关的操作。

(2)mac层：基于phy层提供的接口，实现对Zigbee网络的基本初始化，设置PAID，设置IEEE 64位地址，选择通信通道，实现接收和发送Zigbee数据包功能。

(3)nwk层：该部分用来从mac获得接收到的数据，对数据进行分析，进行一系列的操作。根据发送来的数据，如果是应用层的数据，向上传递接收到的数据。如果是网络层命令，则进行具体操作。

实现的网络层命令有：

a)终端节点(RFD)请求加入该网络：进行验证，并为加入的终端节点分配地址。

b)终端节点(RFD)请求离开该网络：进行验证，并将该节点从节点信息列表中删除。

c)终端节点(RFD)加入该网络成功。

d)终端节点(RFD)离开该网络成功。

除此之外还包括针对这些请求的FFD响应命令。

(4)app层：该层从nwk层获得数据，并根据数据内容进行操作，与具体应用有关。

3 家用网关的具体操作流程及其伪代码

Zigbee协议栈与TCP／IP协议栈，分别作为uCOS-II系统的两个任务，这两个任务之间通过消息队列或者邮箱的形式进行数据通信，用以实现任务的数据交换。

在启动主机软件时，用户通过设定要连接的Zigbee网关IP，从而使用Zigbee网关的连接。在连接成功以后，PC主机请求Zigbee网络中所有节点的信息，Zigbee网关将Zigbee网络中所有的节点信息发送给主机，主机软件显示所有可能的节点。获得所有节点信息以后，用户就可以选择要通信的节点，并通过TCP将所有的操作信息发送给该节点，从而实现对节点控制和监控。

这里写出Zigbee协议栈任务基本流程伪代码。

4 网关调试方法

具体的操作过程：

(1)打开串口调试助手软件，设置波特率为57 600，8位，l位停止，无奇偶校验和流量控制协议。

(2)连接好Zigbee与PC的串口，同时连接电源。

(3)在串口调试助手软件中将显示有关设备启动的信息和Zigbee网关相关信息。这时说明Zigbee网络已经初始化完成，并形成了一个Zigbee网络。

(4)打开主机软件，设置好连接的网关IP地址，然后点击"连接"按钮，这时在软件左边的列表框中显示所有的Zigbee节点信息，也可以通过下面的"刷新节点信息"来获得最新的节点信息列表。

主机软件最下面的只读编辑框，里面显示的是一些日志信息，方便调试。图3显示了网关调试情况：

5 结论

通过网关设计分析，发现该网关具有实用性和可行性。在网关的设计过程中，遇到不少困难，比如目前还没有适用于ARM平台的Zigbee协议栈，只能对现有的各种Zigbee协议栈进行修改和移植，以适合ARM平台，这一步实现起来较为复杂。另外，为了节省设备成本，测试中两个RFD设备同时接在一个Zigbee无线网关设备上，距离较近，在实际生产测试中并不适用。