无线传感器网络-第6章-传感器网络协议的技术标准.ppt

《无线传感器网络-第6章-传感器网络协议的技术标准.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线传感器网络-第6章-传感器网络协议的技术标准.ppt（67页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第6章,传感器网络协议的技术标准,6.1 技术标准的意义,无线传感器网络的价值就在于它的低成本和可以大量部署。为了降低产品成本、扩大市场和实现规模效益，传感器网络的某些特征和共性技术必须实现标准化，这样来自不同产商的产品才能协同工作。无线传感器网络的标准化工作受到了许多国家及国际标准组织的普遍关注，已经完成了一系列草案甚至标准规范的制定。其中最出名的就是规范，它甚至已经被一部分研究及产业界人士视为传感器网络的标准。定义了短距离无线通信的物理层及链路层规范，ZigBee则定义了网络互联、传输和应用规范。目前传感器网络标准化工作的两个公认成果是IEEE 1451接口标准和低速率无线个域网协议。,6

2、.2 IEEE 1451系列标准,1、IEEE 1451标准的诞生,基于各种现场总线标准的分布式测量和控制系统得到了广泛的应用，这些系统所采用的控制总线网络多种多样、千差万别，其内部结构、通讯接口、通讯协议等各不相同。,传统的分布式测量控制系统结：由于这种系统的构造和设计是基于各种网络总线标准而定，如I2C，HART，SPI，LonWorks及CAN等，每种总线标准都有自己规定的协议格式，相互不兼容，给系统的扩展、维护等带来不利的影响。,6.2 IEEE 1451系列标准,国际电子电气工程师协会(IEEE)面对目前传感器市场上总线接口互不兼容,互操作性差难以统一的难题,专门建立专家组制定IEE

3、E1451协议族,以此来解决传感器接口的标准化问题。IEEE1451协议族共分五个协议标准,目前,IEEE1451.1、IEEE1451.2、IEEE1451.3、IEEE1451.4已被IEEE组织通过。这个标准提供了将变送器(传感器和执行器)连接到一个数字系统,尤其是到网络的方式,简化了现场变送器到微处理器以及网络的连接,提供一个适合各种网络的工业标准接口,有效的实现现场各种不同的智能变送器的网络互连、即插即用,最终实现各个传感器或执行器厂家的产品相互兼容,降低了构建网络化测控系统的总成本。,6.2 IEEE 1451系列标准,6.2 IEEE 1451系列标准,IEEE1451协议族定义

4、了一个较为完整的通用模型,在这个模型中采用分层体系结构。IEEE1451.2智能传感器接口模块标准的功能框架:,6.2 IEEE 1451系列标准,第一层模块结构为网络适配器NCAP(Network Capable Application Processor),用来运行网络协议和应用软件第二层模块为智能变送器模块 STIM(Smart Transducer Interface Module),其中包括变送器和电子数据表格TEDS(Transducer Electronic Data Sheet)。这种划分使得在基于各种现场总线的分布式测量控制系统中,各种变送器的设计、制造无须考虑系统的网络结构

5、,从而智能化范围的得以延伸,更加接近实际测量和控制点。其中TEDS的设计是整个协议族的精华所在,使传感器模块同时具有即插即用的兼容性。,6.2 IEEE 1451系列标准,电子数据表格(TEDS)存储了变送器自身信息和制造商信息 有八个可寻址的单元，其中前两项是必选且只读的，其余是可选的：MetaTEDS:STIM的整体描述符ChannelTEDS:包括STIM的量程、单位、启动时间等参数其余六项包括:最后校准日期、校准周期和校准参数，满足特殊功能的要求，在将来工业应用中的功能扩展等,6.2 IEEE 1451系列标准,IEEE 1451.2 标准称为变送器与微处理器通信协议和变送器电子数据表

6、格式。IEEE 1451.3 标准称为分布式多点系统数字通信和变送器电子数据表格式。IEEE 1451.4 标准称为混合模式通信协议和变送器电子数据表格式。这是一项实用的技术标准，它使变送器电子数据表格与模拟测量相兼容。,6.2 IEEE 1451系列标准,IEEE 1451系列标准的组成结构如图所示，这些标准可以在一起应用，构成多种网络类型的智能传感器系统，也可以单独使用。,6.2 IEEE 1451系列标准,IEEE还在着手制定无线连接各种传感设备的接口标准。该标准的名称为“IEEE P1451.5”，主要用于利用电脑等主机设备综合管理建筑物内各传感设备获得的数据。IEEE 1451.5提

7、议标准主要是为智能传感器的连接提供无线解决方案，尽量减少有线传输介质的使用。,标准,6.2.1 IEEE 802.15标准概述工作组于1998年成立，致力于无线个人区域网络（WPAN）物理层和媒体访问子层的标准化工作。主要分为四个工作组，研究不同应用需求下的标准：802.15.1 蓝牙无线个人区域网络标准，中速、近距离，适用于手机、PDA等。是的补充，研究与802.11 WLAN的共存问题。高传输速率无线个人区域网络，多媒体方面的应用。低速无线个人区域网络，低能耗，低速率和低成本，针对个人和家庭范围内不同设备间的低速传输。,WLAN(无线局域网络)基于IEEE 802.11系列标准802.11

8、，1997年，原始标准(2Mb/s 工作在2.4GHz)。802.11a，1999年，物理层补充(54Mb/s工作在5GHz)。802.11b，1999年，物理层补充(11Mb/s工作在2.4GHz)。802.11c，符合802.1d的媒体接入控制层(MAC)桥接。802.11d，根据各国无线电规定做的调整。802.11e，对服务等级(QoS)的支持。802.11f，基站的互连性(Interoperability)。802.11g，物理层补充(54Mb/s工作在2.4GHz)。802.11h，无线覆盖半径的调整，室内(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz频段)。802.11i，

9、安全和鉴权(Authentification)方面的补充。802.11n，导入多重输入输出(MIMO)和40Mbit通道宽度技术。,标准,由于的网络特征和传感器网络相似，因此科研机构将它作为传感器网络的通信标准。标准定义的LR-WPAN网络特点：在不同的载波频率下实现20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率；支持星型和点对点两种网络拓扑结构；有16位和64位两种地址格式，其中64位地址是全球惟一的扩展地址；支持冲突避免的载波多路侦听技术(CSMA-CA)；支持确认机制，保证传输可靠性。,标准 标准概述,标准规定物理层任务：激活和休眠射频收发器；信道能量检测：测量目标信道中接

10、收信号的功率强调，检测结果为有效信号和噪声信号功率之和；检测接收数据包的链路质量指示(LQI)，得出信噪比指标；空闲信道评估；收发数据。如何评估信道是否空闲？方法1：判断信号的信道能量，低于门限，则为空闲；方法2：判断信号的特征(扩频信号特征和载波频率)；方法3：同时判断信道能量和信号的特征。,标准 6.2.2 物理层标准,标准定义的信道0-26共27个；跨越3个频段，具体包括2.4GHz频段的16个信道、915MHz频段的10个信道、868MHz频段的1个信道。信道的频段中心定义(其中k表示信道编号)：fc=868.3MHz k=0 fc=906+2(k1)MHz k=1，2，10 fc=2

11、405+5(k11)MHz k=11，12，26,标准 6.2.2 物理层标准,标准 6.2.2 物理层标准,Z-Stack中对频道的设置,标准 6.2.2 物理层标准,物理层服务规范物理层(PHY)通过射频连接件和硬件提供MAC层和无线物理信道之间的接口。物理层在概念上提供“物理层管理实体(PLME)”，该实体提供了用于调用物理层管理功能的管理服务接口。物理层提供两种服务：通过物理层数据服务接入点提供物理层的数据服务；通过PLME的服务接入点提供物理层的管理服务。,标准 6.2.2 物理层标准,2、物理层帧结构前导码由32个0组成，用于收发器之间进行同步。帧起始定界符（SFD）域由8位组成，

12、表示同步结束，数据包开始传输。SFD与前导码构成同步头。帧长度由7位组成，表示物理服务数据单元（PSDU）的字节数。帧长度域和1位的保留位构成了物理头。PSDU域是变长的，携带PHY数据包的数据，包含介质访问控制协议数据单元。PSDU域是物理层的载荷。,标准 6.2.2 物理层标准,0 xA7,127字节,承载MAC帧,标准 6.2.3 MAC层标准,MAC层需要处理接入到物理无线信道等事务，并负责下列的任务：能产生网络信标（如果设备是协调器）与信标保持同步支持PAN（个人局域网）的连接和断开连接支持设备的安全性信道接入采用CSMA-CA接入机制处理和维护GTS(保护时隙)机制在对等的MAC实

13、体之间提供一个可靠的通信链路（单跳）,MAC层的帧结构MAC层的通用帧结构由帧头、MAC负载和帧尾构成。帧头的域都以固定的顺序出现寻址域不一定要在所有帧都出现,标准 6.2.3 MAC层标准,帧控制域指明了MAC帧的类型、地址域的格式以及是否需要接收方确认等控制信息。,标准 6.2.3 MAC层标准,序列号域的长度为8位，它是帧的序列标识，由设备自己的帧序列号发生器产生，采用循环计数方式，范围0到0 xFF。接收方可以根据此序列号判断接收的帧是否为新帧。地址域长度0到20字节，它有四个子域：目的PAN标识符：长度16位，是接收该帧的设备所在PAN的唯一标识。当标识符为0 xFFFF时，表示该帧

14、为广播帧，在同一信道上的所有设备都可以接收该帧。目的地址：是接收帧设备的地址。根据帧地址控制子域不同的情况，目的地址可以为16位或64位。源PAN标识符：长度16位，是发送该帧的设备所在PAN的唯一标识符。源地址：是帧发送设备的地址。根据帧地址控制子域不同的情况，目的地址为16位或64位。,标准 6.2.3 MAC层标准,有效载荷域即帧传送的数据，若帧的安全控制域值为l，则载荷采用AES-128加密方式进行处理。AES内部始终使用16字节的分组长度，加密时，如果明文字节长度不是16的整数倍，要填充到大于该长度的最接近的16的倍数，但是如果刚好等于16的倍数，就额外在添加一个完整的分组，也就是添

15、加16字节。,标准 6.2.3 MAC层标准,帧校验子域包含一个16位的CRC校验码。unsigned short do_crc(unsigned char*message,unsigned int len)int i,j;unsigned short crc_reg=0;unsigned short current;for(i=0;i len;i+)current=messagei 8;for(j=0;j 8;j+)if(short)(crc_reg current)0)crc_reg=(crc_reg 1)0 x1021;else crc_reg=1;current=1;return cr

16、c_reg;,标准 6.2.3 MAC层标准,CRC的生成多项式：x16+x12+x5+11 0001 0000 0010 0001=0 x1021(忽略最高位),16位CRC计算方法 1预置1个16位的寄存器为十六进制FFFF（即全为1）；称此寄存器为CRC寄存器；2把第一个8位二进制数据（既通讯信息帧的第一个字节）与16位的CRC寄存器的低8位相异或，把结果放于CRC寄存器；3把CRC寄存器的内容逻辑右移一位，并检查右移后的移出位；4如果移出位为0：重复第3步（再次右移一位）；如果移出位为1：CRC寄存器与多项式1021(0001000000100001)进行异或;5重复步骤3和4，直到右

17、移8次，这样整个8位数据全部进行了处理；6重复步骤2到步骤5，进行通讯信息帧下一个字节的处理；7将该通讯信息帧所有字节按上述步骤计算完成后，得到的16位CRC。,标准 6.2.3 MAC层标准,MAC层定义了四种帧结构，其长度不超过127字节：信标帧在信标网络中，协调器通过向网络中的所有从设备发送信标帧，以保证这些设备能够同协调器进行同步（同步工作和同步休眠），以达到网络功耗最低。非信标模式只允许终端设备进行周期性休眠，协调器和所有路由器必须长期处于工作状态。,IEEE 802.15.4 MAC协议规定，对于信标网络，在超帧的第一个时隙，发送一个信标帧，如果不需要同步，则不发送信标帧。在超帧结

18、构中，活动时间固定不变，CAP和CFP可变。时隙长度、CAP时段中时隙个数等参数均由协调器设定，并在信标帧中广播到整个网络。在非信标网络中不使用超帧结构，节点采用CSMA/CA算法竞争访问信道，每个竞争时隙为20个符号长度。,标准 6.2.3 MAC层标准,数据帧数据帧由应用层发起，在ZigBee设备之间进行数据传输时，要传输的数据由应用层生成，经过逐层数据处理后发送给MAC层，形成MAC层服务数据单元(MSDU)。通过添加MAC层帧头信息和帧尾，便形成了完整的MAC数据帧MPDU。,标准 6.2.3 MAC层标准,确认帧如果设备收到目的地址为自身地址的数据帧或命令帧，并且帧的确认请求位为1，

19、设备需要回复一个确认帧。确认帧紧接着被确认的帧发送，不需要使用CSMA/CA机制竞争信道。,标准 6.2.3 MAC层标准,命令帧MAC命令帧由MAC子层发起。在ZigBee网络中，为了对设备的工作状态进行控制，同网络中的其他设备进行通信，MAC层将根据命令类型生成相应的命令帧。,标准 6.2.3 MAC层标准,标准包括物理层MAC层学习要求理解物理层的信道分配方案及任务，掌握物理层的帧结构，各字段的作用。理解MAC层的任务，掌握MAC层四种类型的帧结构及作用。,标准 小结,解决信道评估和数据收发问题,解决网络接入问题,1、ZigBee的由来ZigBee技术是一种面向自动化和无线控制的低速率、

20、低功耗、低价格的无线网络方案。在ZigBee方案被提出一段时间后，工作组也开始了一种低速率无线通信标准的制定工作。最终Zigbee联盟和工作组决定合作共同制定一种通信协议标准，该协议标准被命名为“ZigBee”。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.1 ZigBee概述,ZigBee的通信速率要求低于蓝牙，由电池供电设备提供无线通信功能，并希望在不更换电池并且不充电的情况下正常工作几个月甚至几年。ZigBee无线设备工作在公共频段上(全球2.4GHz、美国915MHz、欧洲868MHz)，传输距离为1075m，具体数值取决于射频环境和特定应用条件下的输出功耗。ZigBee的通信速率在2.4G

21、Hz时为250kbps，在915MHz时为40kbps，在868MHz时为20kbps。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.1 ZigBee概述,2、ZigBee协议框架ZigBee协议栈自上而下由应用层（包括应用子层、应用架构和ZigBee设备对象）、网络层、MAC层和物理层组成。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.1 ZigBee概述,特殊应用对象应用对象0：用于整个ZigBee设备的配置和管理，附属于对象0的对象称为ZigBee设备对象(ZDO)。应用对象255：用于对所有对象的广播应用对象241254：保留,6.3 ZigBee协议标准 6.3.1 ZigBee概述,ZigBe

22、e协议主要界定了网络、安全和应用框架层。支持三种拓扑结构：星型(Star)结构，可提供很长时间的电池使用寿命。网状(Mesh)结构，有多条传输路径，具有较高的可靠性。簇树型(Cluster Tree)结构，结合了星型和网状型结构，既有较高的可靠性，又节省电池能量。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.1 ZigBee概述,按节点在网络中担当的角色协调器负责发起并维护一个无线网络，识别网络中的设备加入网络。路由器支撑网络链路结构，完成数据包的转发。终端设备是网络的感知者和执行者，负责数据采集和可执行的网络动作。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.1 ZigBee概述,按节点的复杂程度全功能

23、设备（FFD）是一种功能完备的设备，可完成路由任务，充当网络协调器。它可与其它的功能完备型设备或功能简化型设备连接通信，一般接有线电源。简化功能设备（RFD）是网络中简单的发送接收节点，它一般由电池供电，只与功能完备型设备连接通信。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.1 ZigBee概述,星型拓扑结构由一个协调器和多个从设备组成，主协调器必须为一个FFD，从设备既可为FFD也可为RFD。在任何一个拓扑网络上，所有设备都有唯一的64位长地址（IEEE地址）和一个16位的短地址。短地址是一个相对地址，长地址是一个绝对地址。在ZigBee技术应用中，PAN主协调器是主要的耗能设备，其他从设备均采

24、用电池供电。ZigBee技术的星型拓扑结构通常在家庭自动化、PC外围设备、玩具、游戏以及个人健康检查等方面得到应用。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.1 ZigBee概述,网状拓扑结构同样也存一个协调器作为主设备，但不同于星型网络，在网状网络中的任何一个设备，只要是在它的通信范围内，就可以和其它设备通信。网状网络能够构成较为复杂的网络结构。一个对等网络的路由协议可以是基于Adhoc技术的，也可以是自组织式的和自恢复的，并且，在网络中各个设备之间发送消息时，可通过多个中间设备中继的方式进行传输，即通常称为多跳的传输方式，以增大网络的覆盖范围。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.1 Zi

25、gBee概述,树状拓扑结构由一个协调器，多个路由器和多个终端设备组成，在建立一个网络时，主协调器将其自身设置成簇标识符为0的簇头，选择一个没有使用的PAN标识符，并向邻近设备以广播的形式发送信标帧，从而形成第一簇网络。收到信标帧的设备在簇头中请求加入该网络，如果协调器允许加入，那么主协调器会将该设备作为其子节点加到它的邻近表中，同时，请求加入的设备将主协调器作为它的父节点加到邻近列表中，成为该网络中的一个从设备；同样，其他的所有候选设备都按照同样的方式，请求加入到该网络中，作为网络的从设备。树状网络结构的优点在于可以增加网络的覆盖范围，缺点是会增加传输信息的延迟时间。,6.3 ZigBee协议

26、标准 6.3.1 ZigBee概述,3、ZigBee的技术特点(1)数据传输速率低:(20250kbps)，专注于低速应用。(2)有效范围小：有效覆盖范围1075m之间。(3)工作频段灵活：使用的频段分别为2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)及915MHz(北美)，均为ISM频段。(4)省电：由于工作周期很短，收发信息功耗较低，以及采用了休眠模式，ZigBee可确保两节五号电池支持长达6个月至2年左右的使用时间。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.1 ZigBee概述,(5)可靠：采用碰撞避免机制，避免发送时的竞争和冲突。(6)成本低：由于数据传输速率低，协议简单，降低了成本，另外使

27、用ZigBee协议可免专利费。(7)时延短：设备搜索时延的典型值为30ms，休眠激活时延的典型值是15ms，活动设备信道接入时延为15ms。(8)网络容量大：一个ZigBee网络可容纳多达254个从设备和一个主设备，一个区域内可同时布置多达100个ZigBee网络。(9)安全：ZigBee提供了数据完整性检查和认证功能，加密算法采用AES-128，应用层安全属性可根据需求配置。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.1 ZigBee概述,1、ZigBee网络层（NWK）功能节点加入、离开网络的管理；帧的安全机制管理根据路由发送帧到目的节点发现和维护路由发现邻居节点和维护邻居节点信息ZigBee

28、执行基于用于AODV专用网络的路由协议。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,2、网络层向应用层提供的服务网络层数据实体(NLDE)提供数据传输服务网络层管理实体(NLME)提供网络管理服务,6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,网络层数据实体 提供数据传输服务符合按照应用协议数据单元(APDU)的格式在同一个网络中的单个或多个设备之间传送 传送目标可以是终端设备，也可以是中间设备应用协议数据单元(Application Protocol Data Unit，APDU),6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,网络层管理实体 提供网络管理服务配置

29、一个新的设备:对设备初始化加入或离开网络 寻址:协调器和路由器为新入网络设备分配地址邻居发现:发现、记录和汇报一跳邻居设备的信息接收控制:控制接收机的接收状态,6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,3、ZigBee网络层的帧结构帧控制域：包括帧种类、寻址等控制标志位目标地址域：存放目标设备的短地址或广播地址(0 xffff)源地址域：存放发送设备自己的短地址半径域：传输半径（跳数）序列号域：每次发送帧时加1帧负载域：长度可变,6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,4、协调器组网过程,扫描信道,指定PANID？

30、,是,否,是,否,有冲突？,返回错误信息,选择合适的PANID,返回成功信息,现在网络中有几个节点？,如何指定 PANID？,指定：0 0 x3FFF未指定：0 xFFFF,仅协调器1个节点,短地址设为0,5、设备加入网络,子设备,父设备,6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,6、网络地址分配 每个ZigBee设备加入网络时，从其父设备那里获得一个网络地址（短地址）MAX_DEPTH 网络最大深度，协调器深度为 0MAX_CHILDREN协调器或路由器的最多子节点数MAX_ROUTER协调器或路由器的子节点中最多路由器数,6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,M

31、AX_ROUTER MAX_CHILDREN,兄弟节点之间的地址间隔Cskip的计算:Cm:MAX_CHILDREN Rm:MAX_ROUTER Lm:MAX_DEPTH d:设备深度,6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,=4=4=3,父节点利用Cskip(d)作为偏移，向子节点分配有效地址。A1=Aparent+1An=An-1+Cskip(d),6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,Addr=18,Cskip位置配置范例最多子节点=4，最多路由节点=3，最大深度=3,Addr=0,Addr=1,Addr=35,Addr=2,Addr=19,Addr=24,

32、6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,Cskip位置配方式优缺点优点是简单，且可用来作为树状路由的依据。缺点是不适合大型网络 组网之前，最大深度、子节点数等参数无法确定。Cskip位置配置方法只适合星型和树状拓扑，不支持网状拓扑。ZigBee Pro对此作了改进。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,7、网络报文的发送根据不同的报文类型封装相应的网络报文，其中源地址为本设备网络地址，目的地址为最终的目的设备网络地址；调用MAC层数据帧的封装函数组织MAC数据帧，其中数据帧的源地址为本设备地址，目的地址是通过相应的路由算法计算出来的下一跳节点的地址；帧组织好后，

33、将该数据帧发送给下一跳节点，由下一跳节点来负责接收、转发。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,8、网络报文的接收MAC层成功接收到数据帧后，去除帧头、帧尾域，剩下数据载荷域作为网络报文传递给网络层。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.2 网络层规范,收到报文,是合法报文？,是自己报文？,将数据载荷传至上层,ZigBee应用层框架包括应用支持层(APS)、ZigBee设备对象(ZDO)和制造商定义的应用对象。应用支持层的功能包括：维持绑定表、在绑定的设备之间传送消息。ZigBee设备对象的功能包括：定义设备在网络中的角色(如ZigBee协调器和终端设备)，发起和响应绑定请

34、求，在网络设备之间建立安全机制。ZigBee设备对象还负责发现网络中的设备，并且决定向他们提供何种应用服务。ZigBee应用层除了提供一些必要函数以及为网络层提供合适的服务接口外，一个重要的功能是应用者可在这层定义自己的应用对象。,6.3 ZigBee协议标准 6.3.3 应用层,应用支持子层APSAPS层主要功能:（1）APS层协议数据单元APDU的处理。（2）APSDE提供在同一个网络中的应用实体之间的数据传输机制。（3）APSME提供多种服务给应用对象，这些服务包括安全服务何绑定设备，并维护管理对象的数据库，也就是我们常说的AIB。,应用框架（Application Framework）

35、为各个用户自定义的应用对象提供了模板式的活动空间，为每个应用对象提供了键值对KVP服务和报文MSG服务两种服务供数据传输使用。每个节点除了64位的IEEE地址，16位的网络地址，每个节点还提供了8位的应用层入口地址，对应于用户应用对象。端点0为ZDO接口，端点1至240供用户自定义用于对象使用，端点255为广播地址，端点241-254保留将来使用。每一个应用都对应一个配置文件（Profile）。配置文件包括：设备ID（Device ID），事务集群ID（cluster ID），属性ID（Attribute ID）等。AF可以通过这些信息来决定服务类型。,ZigBee设备对象ZDOZDO是一个特

36、殊的应用层的端点（Endpoint）。它是应用层其他端点与应用子层管理实体交互的中间件。它主要提供的功能如下：（1）初始化应用支持子层，网络层。（2）发现节点和节点功能。在无信标的网络中，加入的节点只对其父节点可见。而其他节点可以通过ZDO的功能来确定网络的整体拓扑结构已经节点所能提供的功能。（3）安全加密管理：主要包括安全key的建立和发送，已经安全授权。（4）网络的维护功能。（5）绑定管理：绑定的功能由应用支持子层提供，但是绑定功能的管理却是由ZDO提供，它确定了绑定表的大小，绑定的发起和绑定的解除等功能。（6）节点管理：对于网络协调器和路由器，ZDO提供网络监测、获取路由和绑定信息、发起

37、脱离网络过程等一系列节点管理功能。ZDO实际上是介于应用层端点和应用支持子层中间的端点，其主要功能集中在网络管理和维护上。应用层的端点可以通过 ZDO提供的功能来获取网络或者是其他节点的信息，包括网络的拓扑结构、其它几点的网络地址和状态以及其他几点的类型和提供的服务等信息。,Z-Stack采用操作系统的思想来构建，采用事件轮循机制，当各层初始化之后，系统进入低功耗模式，当事件发生时，唤醒系统，开始进入中断处理事件，结束后继续进入低功耗模式。如果同时有几个事件发生，判断优先级，逐次处理事件。整个Z-stack的主要工作流程，大致分为系统启动，驱动初始化，OSAL初始化和启动，进入任务轮循几个阶段

38、，下面将逐一详细分析。,Z-Stack协议栈工作流程,Z-Stack系统运行流程图,ZSEG int main(void)/主函数例子（即启动程序）osal_int_disable(INTS_ALL);/关闭中断 HAL_BOARD_INIT();/初始化HAL zmain_vdd_check();/电压检测 zmain_ram_init();/初始化stack存储区 InitBoard(OB_COLD);/初始化板载IO HalDriverInit();/初始化HAL驱动 osal_nv_init(NULL);/初始化NV系统 zmain_ext_addr();/确定MAC地址 zgInit

39、();/初始化基本NV条目 ZMacInit();/初始化MAC afInit();/初始化AF osal_init_system();/初始化操作系统 osal_int_enable(INTS_ALL);/允许中断 InitBoard(OB_READY);/初始化开发板 zmain_dev_info();/显示设备信息 zmain_lcd_init();/液晶初始化 osal_start_system();/启动操作系统,应用程序任务,Z-stack的任何一个子系统都作为OSAL的一个任务，因此在开发应用层的时候，必须通过创建OSAL任务来运行应用程序。通过osalInitTasks()函数创建OSAL任务 任何OSAL任务必须分为两步：一是进行任务初始化；二是处理任务事件。其实现机制参考“多线程TCP/IP聊天程序”,