zigbee基础知识

目录
- 什么是zigbee?
一、zigbee框架
- zigbee系统分层架构
二、zigbee的安全特性
三、zigbee的入网流程
四、zigbee低功耗设备如何降低功耗
- 4.1、rejoin过程中降低功耗
  - 4.1.1、什么是rejoin？
  - 4.1.2、silicon Lab zigbee3.0如何在rejoin的时候降低功耗
    - rejoin的分类
    - rejoin扫描信道
- 4.2、配网join过程中降低功耗
  - 4.2.1、silicon Lab zigbee3.0 配网逻辑

什么是zigbee?

短距离通信技术，低速通信技术，低功耗，mesh拓扑结构。

一、zigbee框架

zigbee系统分层架构

物理层：

负责无线电收发，收发不能同时进行

MAC层：最大帧长127字节

下图是MAC层消息的格式：
其中Frame control标示帧的类型，主要有四种类型：

Beacon帧，用于扫描网络

data帧

Ack帧，每发一帧都需要对方确认

MAC Command 入网的时候会用到

CSMA-CA: 发送前，先听一下这个信道有没有空闲

mac layer

网络层：

zigbee网络中有三种设备类型

Coordinator(一个网络中只有一个（地址为0x00）)：负责创建网络，不睡眠
Router 可以转发消息，作为中间节点，不睡眠
End Device : 不能转发消息，必须有一个父节点，即挂载在Router 或者 Coordinator

应用层

一个节点包含至少一个endpoint端点,每个Zigbee设备可以最多支持240个这样的端点，端口0用于整个Zigbee设备的配置和管理，应用程序可以通过端点0与Zigbee的其他层通信，从而实现对这些层的初始化和配置，附属在端点0的对象被称为Zigbee设备对象(ZDO).端点255用于向所有端点的广播，端点241~254是保留端点。
关于cluster:cluster定义了一类功能，cluster是在ZCL,也就是zigbee cluster library中定义。
cluster定义了这个命令什么条件下发，发送的时候带什么参数，处理的时候怎么处理，如何响应
cluster内又细分包含一些attribute,attribute对应一个具体的功能.属性是一个反映物理数量或状态的数据值，比如开关值(On/Off)、灯的状态值(On/Off)、温度值、百分比等等。
群集是包含一个或多个属性(attribute)、命令（command）、报告(reporting)的群集。简单的说，群集就是属性、命令和报告的集合。每个群集都被分配一个唯一群集ID且每个群集最多有65536个属性、命令和报告。比如一个群集包含了不同情况下的开关、不同情况下的灯、不同情况下的温度值、不同情况下的百分比等等。

二、zigbee的安全特性

Network Key是一个16字节的字符串，是配网的时候由Coordinator生成的。网络层使用统一的Network Key.
Link Key由设备上标签上的Install Code生成，配网过程中由Coordinator配置给设备。Link Key只需要通信双方知道即可。

三、zigbee的入网流程

joining

四、zigbee低功耗设备如何降低功耗

4.1、rejoin过程中降低功耗

4.1.1、什么是rejoin？

当一个zigbee设备由于某些原因跟之前的网络失去联系时，需要重新回到网络，Rejoin就是用于zigbee设备重新回到网络，恢复与网络中的其它节点的通信。

4.1.2、silicon Lab zigbee3.0如何在rejoin的时候降低功耗

SDK默认配置一个周期rejoin的次数为EMBER_AF_REJOIN_ATTEMPTS_MAX（3次）
如何在rejoin的时候降低电流

rejoin的分类

secured rejoin
truster center rejoin

rejoin扫描信道

SDK在第一次rejoin的时候，采用secured rejoin的方式，只扫描当前channel,当设置的次数大于1时，除第一次之外，后面的rejoin，通过truster center rejoin的方式，扫描所有channel，所以会消耗更多的电流。

4.2、配网join过程中降低功耗

如何降低ZigBee设备入网时的平均电流

4.2.1、silicon Lab zigbee3.0 配网逻辑

zigbee有27个信道（2.4G频段：16个信道； 915M频段 896M频段：11个信道）
芯科所有支持zigbee的芯片只能在2.4G频段的16个信道（11~26）进行通信。
单火开关在zigbee网络中属于zigbee sleepy end device，简称ZSED.单火开关对于低功耗要求较高，这对于zigbee设备在入网时的电流是个挑战。Zigbee设备正常入网时，会进行信道扫描。在每一个信道发送beacon request,然后切换到Rx状态，监听是否有beacon包回复。默认每个信道监听时间是507ms,设备进行信道扫描时，大部分的时间是监听时间，这也是为什么把发射功率设置的很小，入网时的功耗却没有明显降低的原因。
信道扫描会扫描11~26，共16个信道。分为primary channel scan（扫描信道包含11、14、15、19、20、24、25共7个信道）和secondary channel scan（扫描信道包含12、13、16、17、18、21、22、23、26共9个信道）两次进行扫描。

转自：
https://blog.csdn.net/qq_29064501/article/details/130041266

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