基于ZigBee遥控器的软件设计(3)

2、媒体接入层

基于IEEE802.15.4标准的MAC层定义了ZigBee协议MAC层的实现，其中涵盖了网络同步信号的产生、网络设备关联与解除、实现CSMA/CA机制，提供一个MAC层的安全通信联系在对等实体之间。

ZigBee的核心技术是信道访问技术，MAC层使用了CSMA/CA(载波监听/避免冲撞)技术，简单来说此机制就是在数据发送之前，先获得当前工作信道所处的状态，倘若发现信道状态为空闲，那么就能发送数据，否则就要执行退避策略，即等待一段随机的间隔时长，然后再对信道状态进行监听。基于这种信道访问技术，使网络中所有节点共享，竞争使用一个信道成为可能。

MAC层主要完成如下的任务：

1. 网络协调器产生信标；

2. 与信标同步；

3. 对网络链路的状态变化做出处理；

4. 为设备的安全性提供支持；

5. 节点访问信道时进行CSMA/CA检测；

6. 处理维护GTS；

7. 提供一个MAC层的安全通信联系在对等实体之间；

3、网络层

网络层的主要目的是使用下层MAC层提供的SAP来为上层应用层提供服务。基于能够与应用层更好地交互的目的，逻辑上网络层使用了两个服务实体，一个是为应用层提供数据传输服务的数据服务实体(NLDE)，另一个是为应用层提供网络管理服务的管理服务实体(NLME)。网络层的主要任务有完成网络的建立，给加入网络的新节点分配网络地址和网络路由功能。

一旦网络中有新的设备节点加入，新加入的节点就会成为在网络中已经存在的一个节点的孩子，那个已经在网络中存在的节点称为父节点。当有新节点加入网络后，就需要给其分配网络地址，分配策略是分布式的，父节点维护自己的一个地址池，即每个父节点拥有一定范围内的网络地址段，当有节点加入网络并以其为父节点时，其会根据一定的算法规则从中选择一个地址分配给子节点。ZigBee网络层提供了最优路径记录、路由表路径更新维护等路由功能。其中路由选择的依据是路径成本，而路径成本的计算方式为组成路径的多跳成本的求和。

4、应用层

ZigBee应用层由APS子层(应用支持子层)、ZigBee设备对象(ZDO)和应用对象(App Obj)这三个部分组成。应用支持子层（APS）为需要使用由ZDO和App Obj提供的服务的网络层和应用层提供了接口。APS使用这组服务提供层与端点之间的连接，提供数据传送、安全和绑定服务。ZigBee中APL为在设备中的应用对象提供运行的系统环境。我们可以定义240个独立的应用对象(ZDO)，可以从1开始编号。另外编号为0的端点被固定作为ZDO的数据接口，可以通过此来与协议栈的其它各层交流；另外一个编号为255的端点功能固定，被设备的所有应用对象公用，提供数据广播服务。端点241-254保留，用户不能使用。

1.3.2 ZigBee网络拓扑结构

在逻辑上，ZigBee网络中的设备可分为三种类型：Coordinator(协调器)，Router(路由器)和End Device(终端设备)。ZigBee网络由一个Coordinator以及多个Router和多个End Device组成。

协调器负责整个网络的启动工作，发起组建一个ZigBee网络。协调器先通过扫描信道，选择一个空闲信道，然后选择一个能保证网络唯一性的网络 ID(也称之为 PAN ID，即 Personal Area Network ID)来标识网络，然后启动网络。

协调器的作用主要体现在网络启动和参数配置的阶段，在协调器成功发起组建一个ZigBee网络后，其功能上就会退化为一个路由器，这是由于ZigBee网络的分布特性决定的，因为在网络组建成功后，网络的存在不再必需协调器。基于ZigBee遥控器的软件设计(3):http://www.751com.cn/jisuanji/lunwen_58478.html