ZigBee技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中最常用的一種無線技術(shù)，如果我們要做一個基于ZigBee技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，那么最好還是要對ZigBee協(xié)議棧要有一定的了解。所以下面就讓成都億佰特電子科技有限公司的小編來給大家簡單的講解一下ZigBee協(xié)議棧。
本文就來給大家講解的ZigBee協(xié)議棧是ZigBee2007版本，也是現(xiàn)在最常用的一個版本。
ZigBee協(xié)議棧可以分為四層：物理層（PHY）、媒體訪問控制層（MAC）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）及應(yīng)用層（APL）。如圖所示，粉色的部分是由IEEE標(biāo)準(zhǔn)中定義的，淺藍(lán)色部分是由ZigBee聯(lián)盟規(guī)定的，黃色部分是由設(shè)備廠商自行定義。
ZigBee協(xié)議棧圖示
在ZigBee協(xié)議棧的圖示中，我們還可以發(fā)現(xiàn)有很多圓角矩形，都帶有SAP的字樣。SAP的意思就是服務(wù)接入點(diǎn)（Service Access Point）的意思，是協(xié)議棧層與層之間的接口，協(xié)議棧都是分層結(jié)構(gòu)的，接口就是層與層之間的溝通渠道。
ZigBee協(xié)議棧相鄰的上下層之間一般都有兩個接口，也就是兩個SAP。名字中帶字母D的SAP是數(shù)據(jù)接口，負(fù)責(zé)層間數(shù)據(jù)傳輸；名字中帶字母M的SAP是管理接口，供上層或協(xié)議棧的管理平面對該層進(jìn)行控制，比如進(jìn)行一些參數(shù)配置，或讀取狀態(tài)等。
ZigBee協(xié)議棧的物理層及MAC層都是IEEE 802.5.14-2003標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中定義的。PHY層（物理層）規(guī)定了所使用的頻段，以及所使用的編碼、調(diào)制、擴(kuò)頻、調(diào)頻等無線傳輸技術(shù)；有了物理層，就有了一個實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)之間的信號發(fā)射與接收的基礎(chǔ)，沒有物理層協(xié)議，設(shè)備間是根本沒有辦法通信的，有可能都不在一個頻段上。
MAC層的主要作用規(guī)定了無線信道的訪問控制機(jī)制，也就是規(guī)定各個設(shè)備按照什么規(guī)矩輪流使用信道；如果沒有MAC層協(xié)議，節(jié)點(diǎn)一多，大家沒有個規(guī)矩，就會發(fā)生信號沖突，誰都沒法正常傳輸數(shù)據(jù)了。。
ZigBee協(xié)議棧在802.15.4協(xié)議基礎(chǔ)上定義了網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層的主要作用是負(fù)責(zé)設(shè)備的連接和斷開、在幀數(shù)據(jù)傳遞時采用的安全機(jī)制、路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)。簡單說，就是保障設(shè)備之間的組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸。ZigBee技術(shù)支持多跳路由，可以實(shí)現(xiàn)星型拓?fù)洹湫屯負(fù)浜途W(wǎng)狀拓?fù)涞炔煌木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
PHY & MAC & NWK這三層協(xié)議，主要是為了上面的應(yīng)用層服務(wù)的，在產(chǎn)品開發(fā)過程中，不需要深入涉及這三層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，應(yīng)用層才是開發(fā)關(guān)注的部分。
ZigBee的應(yīng)用層的內(nèi)部又分了三個部分：包括應(yīng)用框架、應(yīng)用支持子層（APS）及ZigBee設(shè)備對象（ZDO）。應(yīng)用框架中包含至少一個應(yīng)用程序?qū)ο?，也就是ZigBee設(shè)備的應(yīng)用程序，是ZigBee產(chǎn)品開發(fā)人員所要實(shí)現(xiàn)的部分。
應(yīng)用支持子層APS參考模型
除了接口，協(xié)議棧中還經(jīng)常會碰到實(shí)體（Entity）的概念。所謂實(shí)體，就是在協(xié)議棧里面進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的一個基本組成，可能是軟件，也有可能是硬件，具體與協(xié)議的實(shí)現(xiàn)有關(guān)系。每一層協(xié)議都是由一個或多個實(shí)體組成的。
應(yīng)用支持子層（APS）包括了數(shù)據(jù)實(shí)體（APSDE）與管理實(shí)體（APSME），作用就是向上層提供數(shù)據(jù)傳輸和管理配置的服務(wù)。應(yīng)用支持子層隔離了應(yīng)用框架與網(wǎng)絡(luò)層，為應(yīng)用程序的運(yùn)行提供支撐。
APS與應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)接口是APSDE-SAP，最多可以支持240個應(yīng)用程序?qū)ο螅ㄟ^端點(diǎn)（EndPoint）來連接應(yīng)用程序?qū)ο?。每個端點(diǎn)都有一個編號，0號端點(diǎn)比較特殊，是連接ZDO的。應(yīng)用程序的端點(diǎn)編號是從1號開始，一直到240號。一個ZigBee設(shè)備，比如無線開關(guān)、無線燈具之類的，一般會用到1~3個端點(diǎn)。
ZigBee設(shè)備對象（ZDO）可以認(rèn)為是一個特殊的應(yīng)用程序?qū)ο?，滿足了其他應(yīng)用程序?qū)ο蟮囊话阈孕枨蟆?/span>
在一個ZigBee設(shè)備中，ZDO扮演著管家的作用，它管的事情橫跨了好幾層 。ZDO的任務(wù)包括：協(xié)議棧初始化，如APS和NWK層以及安全服務(wù)的初始化；還有應(yīng)用程序要通過ZDO來執(zhí)行設(shè)備發(fā)現(xiàn)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、安全管理、網(wǎng)絡(luò)管理、綁定管理等管理工作。
上面說的ZigBee協(xié)議棧，是ZigBee聯(lián)盟制定的協(xié)議規(guī)范。所有的ZigBee產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的廠商都要按照這個規(guī)范來開發(fā)產(chǎn)品，才能保證各自產(chǎn)品的兼容性，尤其是上游的芯片廠商。按照規(guī)范來做東西，才能讓大家放心購買。
ZigBee芯片廠商一般也是開發(fā)工具鏈的提供者，同時也是ZigBee協(xié)議的開發(fā)者。ZigBee聯(lián)盟只是告訴大家協(xié)議是怎么一回事，但并沒有實(shí)現(xiàn)出來。ZigBee芯片廠商為了下游設(shè)備廠商更方便地開發(fā)產(chǎn)品，不僅要提供芯片，還要提供基于這個芯片的一整套ZigBee協(xié)議棧，還包括了協(xié)議棧的開發(fā)接口，也就是SDK。
比如TI公司的Z-Stack，就是ZigBee設(shè)備廠商早期使用最多的ZigBee協(xié)議棧。不過現(xiàn)在提供芯片和協(xié)議棧的公司也多了起來，除了TI，還有Freescale，Ember，Jennic等芯片廠商，每家芯片廠商都有自己獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的協(xié)議棧，設(shè)備廠商也有了更多的選擇。
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