苏州大学硕士学位论文ZigBee-2006协议栈的实现及其应用姓名：倪敬飞申请学位侗穑核妒?专业：计算机应用技术指导教师：王宜怀20090501ＺｉｇＢｅｅ－２００６协议栈的实现及其应用中文摘要ＺｉｇＢｅｅ一２００６协议栈的实现及其应用中文摘要ＺｉｇＢｅｅ作为一种基于开放性国际标准的低成本、低功耗、低数据速率、低复杂度、高可靠性的新型短距离无线通信技术，在能源管理和效率、家庭自动化、楼宇自动化、工业自动化以及无线传感网络等领域具有十分广阔的应用前景，已经成为当前的一个研究和应用热点。但是，ＺｉｇＢｅｅ技术在国内的发展和应用还不够。虽然也存在一些提供ＺｉｇＢｅｅ软硬件模块的厂商，但是其ＺｉｇＢｅｅ协议栈一般都是基于国外的商业协议栈或者功能简单的免费协议栈。上述状况所造成的学习和研究ＺｉｇＢｅｅ技术细节平台的缺乏反过来也影响了ＺｉｇＢｅｅ技术在国内的发展。本文从技术研究与实际应用的角度出发，基于Ｆｒｅｅｓｅａｌｅ的ＭＣｌ３２１３芯片构建了单芯片的ＺｉｇＢｅｅ硬件平台，深入研读了ＩＥＥＥ８０２．１５．４标准和ＺｉｇＢｅｅ．２００６协议规范，详细阐述了ＺｉｇＢｅｅ协议物理层、ＭＡＣ层和网络层的设计和实现过程，最终实现了一个功能有所裁剪的ＺｉｇＢｅｅ协议栈。剖析了底层驱动程序实现过程中所遇到的ＳＰＩ事务操作问题的根源；针对ＭＡＣ层众多属性提出了一种高效的管理方法：针对ＺｉｇＢｅｅ网络层路由算法的复杂性，实现了原理简单易于理解但功能只是稍许减弱的ＡＯＤＶｊｒ协议。由于本协议栈中采用了分布式地址分配机制，所以也支持树状层次路由。最后，在自主研发的软硬件平台上，给出了一个车间设备监控系统的应用实例，验证了软硬件平台的可行性和正确性，并分析和实现了系统中ＺｉｇＢｅｅ节点的低功耗。本文所实现的ＺｉｇＢｅｅ软硬件平台可以直接作为一个独立的模块用于实际项目中，也可以作为研究ＺｉｇＢｅｅ协议的基础平台，具有一定的参考价值和借鉴意义。关键词：ＺｉｇＢｅｅ协议，ＩＥＥＥ８０２．１５．４，无线个域网，ＭＣｌ３２１３，低功耗作者：倪敬飞指导老师：王宜怀ＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＺｉｇＢｅｅ?２００６ＰｒｏｔｏｃｏｌＳｔａｃｋＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＺｉｇＢｅｅ－－２００６ＰｒｏｔｏｃｏｌＳｔａｃｋＡｂｓｔｒａｃｔＺｉｇＢｅｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｗｉｔｈａｎｏｐｅｎｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄｓ－－ｂａｓｅｄｎｏｖｅｌｓｈｏｒｔ—?ｒａｎｇｅｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｈｉｇｈｃｏｓｔ－ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ｌｏｗ－ｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｌｏｗｏｎｄａｔａ－ｒａｔｅｓ，ｌｏｗ－ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｈａｓｖｅｒｙｂｒｏａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ＨｏｍｅＮｅｔｗｏｒｋｓ．ＺｉｇＢｅｅｈａｓＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＢｕｉｌｄｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅａａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｈｏｔｓｐｏｔｃｕｒｒｅｎｔｌｙ．ｅｎｏｕｇｈ．ＡｌｔｈｏｕｇｈｏｎＨｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＺｉｇＢｅｅｉｓｎｏｔｇｏｏｄｔｈｅｒｅａｒｅｓｏｍｅａｒｅｒｅｌａｔｅｄｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｖｅｎｄｏｒｓ，ｔｈｅｐｒｏｔｏｃｏｌｓｔａｃｋｓｒｕｎｎｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｒｈａｒｄｗａｒｅｇｅｎｅｒａｌｌｙｆｏｒｅｉｇｎｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｐｒｏｔｏｃｏｌｓｔａｃｋｓｏｒｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｆｌｅｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒＺｉｇＢｅｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｅｔａｉｌｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｐｒｏｔｏｃｏｌａｂｏｖｅ－ｍｅｎｔｉｏｎｅｄｓｔａｃｋｓ．ＴｈｅｌａｃｋｏｆｓｋｉｄｙａｎｄｓｉｔｕａｔｉｏｎｍａｙａｌｓｏａｆｆｅｃｔｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＺｉｇＢｅｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｒｅｔｕｒｎ．ＴｈｉｓｆｒｏｍｐａｐｅｒｐｒｏｖｉｄｅｓｏｆａｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＺｉｇＢｅｅ－２００６ｐｒｏｔｏｃｏｌｓｔａｃｋｗｉｔｈｓｏｍｅｆｕｎｃｔｉｏｎｃｕｔ－ｏｆｆｔｈｅｖｉｅｗｗｉｔｈｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｐｒａｃｔｉｃ