節點軟件設計及組網研究

組建一個完整的ZigBee網絡主要由ZigBee協議棧的網絡層來實現。ZigBee網絡層主要為新加入的節點分配地址并提供路由發現及路由維護等。協調器作為網絡的第一個節點設備，主要負責網絡的建立及參數配置，圖2所示是其軟件流程圖。該節點設計的開發環境為IARMCS-517.51A，采用的協議棧是TIZ-Stack2.3.1，該協議?？芍С諾igBee2007/ZigBee-PRO。

組建網絡的兩個步驟主要是網絡初始化及節點加入網絡。網絡初始化首先要確定網絡協調器，通過主動掃描發送信標請求命令來檢測該網絡中是否存在協調器。如果在掃描期限內沒有檢測到信標，則將自己作為網絡的協調器，并不斷地產生信標并廣播出去；然后進行信道掃描，對指定的信道或默認信道進行能量檢測以避免可能的干擾，并將那些能量值超過了允許水平的信道丟棄，而后對剩余信道進行主動掃描，以檢查區域內有沒有其它ZigBee網絡存在；完成主動掃描后，即可獲得設備所在區域內已有的各ZigBee網絡的網絡標識符（PANID），至此，網絡初始化基本完成。

節點加入網絡可通過兩種方式完成：一是由子節點發起的通過關聯加入網絡；二是由父節點發起的通過已有父節點（協調器或路由器）加入網絡。圖2所示流程圖中的子節點便是采用第一種方式入網的。當一個節點希望加入該網絡時，首先會進行信道掃描來搜索周圍是否存在協調器。若在掃描期限內檢測到協調器，則向其發送關聯請求。協調器收到請求后會回復一個確認幀（ACK），并向其上層發送連接指示原語。當節點收到協調器的回復幀后，節點的MAC層將等待一段時間，以便接收協調器發出連接響應。如果協調器的地址資源足夠，它就會給節點分配一個16位的短地址，并產生包含新連接和連接狀態的響應命令。至此，節點將可以成功地和協調器進行連接，并可以開始通信。這一系列的過程都是通過協議棧各層間原語通信實現的。節點與協調器關聯入網的原語時序圖如圖3所示。