ZigBee如何快速一键自组网？
2018-05-26
ZigBee技术作为物联网领域最常用的无线技术，经常受限于协议栈开发难、组网过于繁琐等问题而难以应用，这里将为您介绍ZigBee如何快速一键自组网？
ZigBee技术作为物联网领域最常用的无线技术，目前在智能家居、农田智能管理、节能应用等行业得到大量应用。为方便大家利用ZigBee进行项目开发，今天对ZigBee协议栈及组网相关知识做个分享。
图 1 ZigBee无线网络应用
ZigBee协议栈可以分为四层:物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、网络层(NWK)及应用层(APL)。如图2所示，粉色的部分是由IEEE标准中定义的，浅蓝色部分是由ZigBee联盟规定的，黄色部分是由设备厂商自行定义。
图 2 ZigBee协议栈图示
ZigBee协议栈的物理层及MAC层都是IEEE802.5.14标准中定义的。PHY层(物理层)规定了所使用的频段，以及所使用的编码、调制、扩频、调频等无线传输技术。
MAC层的主要作用规定了无线信道的访问控制机制，也就是规定各个设备按照什么规矩轮流使用信道；如果没有MAC层协议，节点一多，没有规矩的收发机制，就会发生信号冲突，则无法正常传输数据了。
ZigBee协议栈在802.15.4协议基础上定义了网络层。网络层的主要作用是负责设备的连接和断开、在帧数据传递时采用的安全机制、路由发现和维护。简单说，就是保障设备之间的组网和网络节点间的数据传输。
标准的ZigBee网络协议包括协调器、路由器和终端节点，而建立一个ZigBee网络除了必须要有的协调器之外，仅需加上路由器或终端节点即可。
在启动标准ZigBee Pro网络通讯前，如果没有建立存储跳转路径的路由表，则节点无法通信，同样需要定时地发送网络报文检查节点是否异常。由此可见，ZigBee Pro不仅启动速度慢，而且定时发送网络报文占用大量的带宽。
图 3 ZigBee Pro组网图示
若网络上的任意节点都具备对等的数据传输功能，且无须协调器管理网络，那么网络中的任何节点都可以主动传输数据，这样用户就无需理会具体的网络结构，显然使用会更加方便，且施工人员也无需了解相关配置等。
基于此，致远电子凭借对无线技术的深厚积累以及丰富实战经验，在ZigBee协议栈的基础上开发了FsatZigBee透明对等网络协议。
图 4 致远电子FastZigBee组网图示
其特点优势如下：
l启动零延时：FastZigBee节点上电无需组网等待，可直接根据配置信息数据输出，较小唤醒启动组网时间和功耗；
l节点容量大：FastZigBee采用16bit短地址管理方式，在轮讯机制下，理论上节点容量高达65535个；
l完全透明：FastZigBee采用透明传输，用户可随意创建私有协议格式，不局限与固定第三方协议；
l无需二次开发：FastZigBee组网协议内嵌模块中，可使用配套软件或者AT配置命令配置，方便快速组网通信。
图 5 FastZigBee点对点及多点通信图示
一般情况下节点数量不多时，我们可以通过配套配置工具即可快速完成配置投入使用。当节点数量到一定的程度是，如果还是一个一个节点去配置，显然非常麻烦，那么可使用AT命令控制FsatZigBee模块进入自组网模式，快速实现现场动态组网。
图 6 主机模块自组网过程图示
图 7 从机模块自组网图示
如若后期需要对现场进行更新，对于局域网内节点数量及布局进行更改，亦可通过命令控制主机模块重新获取网络参数，从机模块退出之前加入的网络，再次进入自组网快速完成新的网络搭建。
图 8 主机重新获取网络参数
图 9 从机模块退网操作
致远电子基于NXP JN516X无线微控制器开发的AW516X系列模块全线支持自组网功能，AW516X系列产品大幅简化无线产品复杂的开发过程，直接提供多路用户可配置的AD、IO、PWM接口，使产品可以更低成本快速投入市场。
图 10 AW516X系列模块实物图