Zigbee通信实验_网络控制风扇实验

实验内容

搭建实验硬件环境；
下载程序；
终端节点定时向协调器发送人体活动的检测数据。

实验目的

熟悉Z-Stack协议栈；
熟悉Z-Stack协议栈的源文件架构；
熟悉Z-Stack常见接口函数调用；
熟悉基于Z-Stack的无线通信；
掌握点播通信中的关键参数设置。

实验环境

实验所需硬件

序号	名称	数量	备注
1	电脑	1台	系统Windows7及以上
2	CC2530底座模块	2个	·
3	LED模块	1个	·
4	风扇模块	1个	·
5	CC Debugger 仿真器和连接线	1套	·
6	USB线	1根	·
7	实验代码	1份	·

实验所需软件

IAR 驱动安装步骤
CC Debugger 驱动安装步骤
Git 软件下载(可选)

CC2530底座

实验硬件

CC Debugger 仿真器和连接线

实验硬件

LED模块

风扇模块

USB线

实验要求

了解ZigBee通过程中网络地址类型；
了解afAddrType_t结构体；
掌握ZigBee的网络地址类型afAddrMode_t枚举类型；
掌握AF_DataRequest()发送函数的参数定义。

实验原理

ZigBee基本通信方式

ZigBee的通讯方式主要有三种点播、组播、广播。点播顾名思义就是点对点通信，也是2个设备之间的通讯，不允许有第三个设备收到信息；组播就是把网络中的节点分组，每一个组员发出的信息只有相同组号的组员才能收到。广播最广泛的也就是1个设备上发出的信息所有设备都能接收到。这也是ZigBee通信的基本方式。

ZigBee网络地址类型

序号	地址类型	说明
1	AddrNotPresent	依照绑定表
2	Addr16Bit	16位地址，常用于点播
3	Addr64Bit	Addr64Bit
4	AddrGroup	组播
5	AddrBroadcast	广播

以上的的地址类型均保存在afAddrMode_t。在实际使用过程中考虑功耗，常用使用16位地址，原因16位地址是通过路由算法计算出来的，在传输路径上通过的节点较少最大的节省了网络功耗。16位地址可分成如下几类：

序号	16位地址分类	说明
1	0xFFFF	对所有设备广播，包括睡眠
2	0xFFFE	间接传输，通过绑定表寻找网络短地址
3	0xFFFD	对没休眠的设备广播
4	0xFFFC	给协调器和路由器广播
5	0x0000	给协调器通信
6	0x0001-0xFFFB	用户自设定的目标地址

实验步骤

① 将LED模块安装在CC2530底座上，风扇模块暂时不安装，CC Debugger连接电脑与协调器节点的底座，如下图所示：

模块组装

② 轻按CCDebugger复位按键，指示灯变绿，表示连接正常。如下图:

模块组装

③ 访问github,进入github界面后点击Code，Clone HTTPS安全链接，如下图所示：

操作步骤

④ 打开电脑终端，进入工作目录workspace (workspace 为工程文件夹所在目录)：

$ cd workspace

⑤ 运行clone命令：

$ git clone https://github.com/aiotcom/eps.git

下载目录至指定文件夹下。
如果提示“command not found”表示电脑没有安装Git，请至Git官网下载。
如果电脑没有安装 Git 软件，也可以进入Github，点击 Code -> DownLoad ZIP 下载所有工程代码。如下图所示：
下载代码
如果电脑没有公网，可以进：D盘\实验教程与代码选择相应的代码。

⑥ 打开 IAR Embedded Workbench 工程软件，点击工具栏： File -> Open -> Workspace，选择工程文件：ZigBee通信实验\8.ZigBee网络控制风扇实验\Projects\zstack\Samples\SampleApp\CC2530DB\SampleApp.eww 并打开。

打开工程

选择文件

⑦ 修改PANID或者信道防止与他人网络冲突，终端与协调器代码共用该配置文件如图，修改后保存。具体操作参考PAN_ID补充说明。

修改PANID和信道

⑧ 设置工程配置为“coordinatorEB”如图：

工程配置为coordinatorEB

⑨ 点击Make按钮，重新编译文件，显示没有错误。

文件编译

⑩ 点击Download and Debug按钮，将程序下载到模块中。

下载程序

代码下载成功

⑪ 点击X退出仿真模式。

退出仿真

⑫ 将CC Debuger连接到终端节点，选择工程的配置“EndDeviceEB”如图。

选择文件

⑬ 点击Make按钮，重新编译文件，显示没有错误。

文件编译

⑭ 点击Download and Debug按钮，将程序下载到模块中。

下载程序

代码下载成功

⑮ 点击X退出仿真模式。

退出仿真

⑯ 移除CC Debugger仿真器，将风扇模块安装于CC2530底座，采用USB线供电（接任意底座），底座拼接。

退出仿真

⑰ 按下LED模块上的S1按键，风扇转运，再按一次风扇停止转运。

代码讲解

终端节点

① 程序目录结构，源代码文件如下图。代码中有大量ZigBee底层的代码，我们只要主要关心下图中标出的文件代码。ZigBee底层的代码会使用即可。

代码目录结构

② EndDevice.c->SampleApp_Init()函数是应用代码的入口函数，对风扇模块初始化、初始化Point_To_Point_DstAddr结构，注册端点。

    void SampleApp_Init( uint8 task_id )
    {
        SampleApp_TaskID   = task_id;
        SampleApp_NwkState = DEV_INIT;
        SampleApp_TransID  = 0; 

        UartInit(HAL_UART_PORT_1,HAL_UART_BR_115200);//用于调试
            Fan_Init();//初始化风扇模块控制IO
        printf("i am end device\r\n");//串口打印   
        //点对点通讯定义
        Point_To_Point_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)Addr16Bit; //点播
        Point_To_Point_DstAddr.endPoint = SAMPLEAPP_ENDPOINT;      
        Point_To_Point_DstAddr.addr.shortAddr = 0x0000;//发给协调器
        
        //填写端点
        EndDevice_epDesc.endPoint   = SAMPLEAPP_ENDPOINT;
        EndDevice_epDesc.task_id    = &SampleApp_TaskID;
        EndDevice_epDesc.simpleDesc = (SimpleDescriptionFormat_t *)&EndDevice_SimpleDesc;
        EndDevice_epDesc.latencyReq = noLatencyReqs;
        
        //注册端点
        afRegister( &EndDevice_epDesc );
    }

EndDevice.c->SampleApp_ProcessEvent()函数是任务处理函数。在该函数中调用SampleApp_MessageMSGCB()处理无线信道的指令。

    //Received when a messages is received (OTA) for this endpoint
    case AF_INCOMING_MSG_CMD:
    SampleApp_MessageMSGCB( MSGpkt );
    break;

SampleApp_MessageMSGCB()，中依据指令参数，控制LED1亮灭。LED1_OFF()关闭LED1灯，LED1_ON(),打开LED1。

    case FAN_CONTROL_CLUSTERID://风扇控制指令
	printf("get cmd:%d\r\n",pkt->cmd.Data[0]);//串口打印
	if(pkt->cmd.Data[0] == 0){//关闭指令
		FanOff();//风扇关闭
	}
	else{//打开指令
		FanOn();//风扇打开
	}

协调节点

① 程序目录结构，源代码文件如下图。代码中有大量ZigBee底层的代码，我们只要主要关心下图中标出的文件代码。ZigBee底层的代码会使用即可。

代码目录结构

② Coordinator.c->SampleApp_Init()函数是应用代码入口函数，对LED模块初始化。

    void SampleApp_Init( uint8 task_id )
    {
        SampleApp_TaskID = task_id;
        SampleApp_NwkState = DEV_INIT;
        SampleApp_TransID = 0;  

        OLED_Init();//初始化OLED
        LED_Init();//初始化LED模块 
        UartInit(HAL_UART_PORT_1,HAL_UART_BR_115200);//初始化串口用于调试
        
        OLED_P8x16Str(0,0,"coordinator");
        
        Point_To_Point_DstAddr.addrMode       = (afAddrMode_t)Addr16Bit;//点播
        Point_To_Point_DstAddr.endPoint       = SAMPLEAPP_ENDPOINT;      
        Point_To_Point_DstAddr.addr.shortAddr = 0; 

        //广播通信定义 
        Boardcast_DstAddr.addrMode       = (afAddrMode_t)AddrBroadcast;
        Boardcast_DstAddr.endPoint       = SAMPLEAPP_ENDPOINT;
        Boardcast_DstAddr.addr.shortAddr = 0Xffff;
            
        //填写端点
        Coordinator_epDesc.endPoint   = SAMPLEAPP_ENDPOINT;
        Coordinator_epDesc.task_id    = &SampleApp_TaskID;
        Coordinator_epDesc.simpleDesc = (SimpleDescriptionFormat_t *)&Coordinator_SimpleDesc;
        Coordinator_epDesc.latencyReq = noLatencyReqs;
        //注册端点
        afRegister( &Coordinator_epDesc );
        osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID, READ_KEY_MSG_EVT,3000); 
    }

Coordinator.c ->SampleApp_ProcessEvent()函数是任务处理函数，在其中检测按键S1是否按下，按键S1按键下，发送风扇控制指令。

    if(events & READ_KEY_MSG_EVT){//是READ_KEY_MSG_EVT事件 
		if(KEY_Scan()&S1_PRES){//检测按键
			printf("S1_PRES\r\n");
			FAN_State = 1 - FAN_State;
			Send_FANCtrl(FAN_State);//发送控制命令
		}
		/*100ms 后触发READ_KEY_MSG_EVT*/
		osal_start_timerEx(SampleApp_TaskID,READ_KEY_MSG_EVT,100); 	
    }

常见问题

弹出警告窗口，不能下载程序。
- 请确认CCDebugger驱动否安装。
- 轻按CCDebugger仿真器的按键，指示灯不是绿色连接有问题。
- CCDebugger仿真器是否正常接入到底座，参考实验步骤第一步。
下载代码后程序没观察到实验现象。
- 请重新上电，或者按下底座上的复位按键。
- 模块没有安装稳妥。
- 两个节点的PANID、信道是否相同。

实验思考

编写代码实现按键S2打开风扇、S1关闭风扇。