ZigBee协议分析及其实现第26卷第1期齐齐哈尔大学学报Vol.26,No.12022年1月JournalofQiqiharUniversityJan.,201ZigBee协议分析及其实现赖联有（集美大学信息工程学院，福建厦门361021）摘要：在介绍ZigBee的协议体系结构的基础上，具体描述了TIZ-Stack协议的架构及软件开发方法。作为应用实例，给出ZigBee路由器的硬件框图和路由算法设计。关键词：ZigBee；Z-Stack；无线路由器中图分类号：TP393.04文献标识码：A文章编号：1017-1014X(2022)01-0047-04ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低成本、低数据率、低复杂度的无线网络技术；它以IEEE802.15.4技术标准为基础，并对此进行了有效的扩展，覆盖了协议的网络层和安全层，以及应用框架和规范。ZigBee具有IEEE802.15.4的无线物理层所规定的全部特点。IEEE802.15.4是IEEE针对低速率无线个人区域网（LR-WPAN）制定的无线通信标准。该标准把低功耗、低速率传输、低成本作为重点目标，旨在为个人或家庭内不同设备之间低速率无线互连提供统一标准。此外，ZigBee还具备自组织网络的功能，并能实现网络的自我功能恢复。ZigBee的主要应用领域包括无线数据采集、无线工业控制、消费型电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制、远程网络控制等场合[1-3]。１ZigBee协议体系结构ZigBee协议结构[4]在采用OSI七层模型的基础上根据市场和应用的实际需要而定义而成的。ZigBee协议规范采用了IEEE802.15.4定义的物理层（PHY）和媒体介质访问层（MAC），由摩托罗拉、飞利浦半导体、三菱电气等国际知名公司组成的ZigBee联盟定义了网络层（NWK）和应用层（APL）。ZigBee支持星形、树状和网状网络拓扑结构，其协议体系结构如图1所示。对于物理层（PHY），ZigBee采用了868/915MHz物理层和2.4GHz物理层，两个物理层都基于直接序列扩频（DSSS）技术，使用相同的物理层数据包格式，区别在于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速率不同。物理层数据包由同步包头、物理层包头和物理层净荷3部分组成。物理层通过射频固件和射频硬件提供了一个从MAC层到物理层无线信道的接口。对于体介质访问层（MAC），主要实现的功能有：网络协调器产生网络信标；与信标同步；支持个域网（PAN）链路的建立与断开；为设备的安全提供支持；信道接入方式采用载波监听多址接入/冲突避免（CSMA/CA）机制；处理和维护保护时隙（GTS）机制；在两个对等网的MAC实体之间提供一个可靠的通信链路。对于网络层（NWK），其主要功能是负责拓扑结构的建立和维护网络连接，包括设计连接和断开网络时所采用的机制、帧信息传输过程中所采用的安全性机制、设备的路由发现和路由维护和转交机制等。对于应用层（APL），又包括了应用支持子层（APS）、ZigBee设备对象（ZDO）和由制造商制订的应用对象。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、发起和响应绑定请求、在网络设备之间建立安全机制。收稿日期：2022-10-09基金项目：集美大学科研基金资助项目（ZB2006012）作者简介：赖联有（1975－），男，讲师，硕士，从嵌入式系统设计、无线通信技术研究，kaikaixinxinlly@https://www.sodocs.net/doc/0012415797.html。第26卷第1期齐齐哈尔大学学报Vol.26,No.12022年1月JournalofQiqiharUniversityJan.,201ZigBee协议分析及其实现赖联有（集美大学信息工程学院，福建厦门361021）摘要：在介绍ZigBee的协议体系结构的基础上，具体描述了TIZ-Stack协议的架构及软件开发方法。作为应用实例，给出ZigBee路由器的硬件框图和路由算法设计。关键词：ZigBee；Z-Stack；无线路由器中图分类号：TP393.04文献标识码：A文章编号：1017-1014X(2022)01-0047-04ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低成本、低数据率、低复杂度的无线网络技术；它以IEEE802.15.4技术标准为基础，并对此进行了有效的扩展，覆盖了协议的网络层和安全层，以及应用框架和规范。ZigBee具有IEEE802.15.4的无线物理层所规定的全部特点。IEEE802.15.4是IEEE针对低速率无线个人区域网（LR-WPAN）制定的无线通信标准。该标准把低功耗、低速率传输、低成本...