zigbee协议及开发(3)- 基础知识

 接下来,看一下Zigbee网络包的基本结构,这个与TCP/IP包结构比较类似,如下:

其中缩写意义(从下层往上):

  • SHR:Synchronization Header 同步头标志
  • PHR:Physical Header
  • PHY Payload:包负载,即实际内容,后来在TI Packet Sniffer中经常见到这个单词。
  • 综上所示,HR表示Header,因此有MHR(MAC Header),NHR(NWK HEADER)
  • MFR:MAC footer,主要包括一个16位的FCS(Frame Check Sequence,CRC算法的一种),用于数据校验。
  • 应用层复杂一点,AHR即APS Header应用支持子层,包括应用层地址及控制消息;Auxiliary HDR包括相关的安全机制;
  • MIC:Message Integrity Code消息完整性代码 也是用于安全机制的。

下面具体描述一下各层的任务:

  1. 物理层:激活硬件发送和接收数据;选择Channel Frequency;
  2. MAC层:负责生成Beacon(信标)及同步相应设备;提供Association 及Dissociation服务;MAC Frame定义了四种结构如下:
    • Beacon frame(缩写DU:Data Unit),其中Beacon Payload对于NWK层是可选域。
    • Data frame(与Beacon不同的是没有了SuperFrame,GTS和Pending Address。同时有了Data Payload,由NWK层产生,也称为MSDU, MAC Service Data Unit)

  • Ack frame(最简单的MAC帧,不包含任何Payload,用于提示成功接收到数据包。)

  • MAC Command Frame(MAC Commands包括Association Request或者Data Request )

以TI Sniffer抓到的数据包为例,显示的包格式如下(其中不同的颜色显示了不同的帔类型):

其中,左边是MAC层(包括时间、长度及Frame Control字段,比如上面类型是Data,因此是Data Frame;还有系列号及源目的地址),中间黄色显示MAC Payload,右边蓝色显示NWK数据信息。

3. 网络层:负责形成网络及路由信息的建立。其中路由信息由协调器及路由节点建立,而终端节点不负责这个。此外,协调器的NWK层还负责建立新的网络及选择网络拓扑(星形,树形及网状结构)、分配节点地址等功能。

4. 应用层:主要是提供Application Objects,即应用实体,每个设备可以提供多达240个AO,感觉有点类似TCP/IP中的端口概念。Zigbee标准提供用Application Profile(AP)来开发一个应用。一个AP是关于特定应用消息格式和处理行为的一组规范,这样做的好处是提供不同应用间的互操作性(Interoperability),相关应用程序间的标准化。

 

最后,要提到的一点是上述Frame最后的16Bits的CRC校验码是用的ITU方法,以两个多项式系数相除的余数作为校验码。

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