实验8—基于Z-Stack的无线自组网实验.pdf

【实验概述】 本实验主要涉及基于Z-Stack的无线自组网技术，使用TI的ZStack2007协议栈，结合CC2530微控制器进行无线通信和组网。实验目标在于让参与者理解Z-Stack协议栈的工作原理，熟悉CC2530模块的无线组网操作，并能实现简单的无线通信功能。 【Z-Stack协议栈】 Z-Stack是TI公司开发的一套针对ZigBee和IEEE 802.15.4标准的开源协议栈，它提供了网络层、应用层和安全层的服务，使得设备可以轻松地组成自愈网络。ZStack-2.0.3-1.4.0是实验中使用的版本，它包含了一系列用于建立和管理ZigBee网络的例程和API。 【硬件接口】 实验中使用的ZigBee(CC2530)模块有两个LED灯，它们分别连接到CC2530的P1_0和P1_1引脚。LED灯共阳极设计，当这两个引脚设置为低电平时，LED灯亮起，用于编程调试时的状态指示。 【SampleApp实验】 SampleApp是Z-Stack协议栈自带的一个示例程序，它实现了无线网络的自启动和组网功能。实验中，协调器会自动启动并构建网络，而终端节点则会自动加入网络。通信主要通过两种方式：周期性定时发送和按键触发。在本实验中，由于硬件差异，仅使用了周期性定时发送信息的方式。 【定时广播】 在SampleApp中，周期性消息的发送是通过系统定时器实现的。当设备网络状态发生变化（如加入网络），ZDO_STATE_CHANGE事件会被触发，启动一个定时器。当定时器时间到，会触发SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT事件，调用SampleApp_SendPeriodicMessage()发送周期信息。这个函数会广播预定义的字符串“~HELLO!~”。 【串口通信】 串口通信在Z-Stack中被放在MT层的MT任务中处理。在协调器工程中，需要在编译选项中启用MT相关的任务支持，例如MT_TASK、ZTOOL_P1或ZAPP_P1，以便于实现串口通讯功能。 【关键代码分析】 在SampleApp_SendPeriodicMessage()函数中，创建了一个字符数组buf，存储要发送的字符串"~HELLO!~"。然后，调用相应的API函数将这个字符串封装成ZigBee数据包并广播出去。发送完成后，还会设置一个新的定时器，使得下一次广播在当前周期的基础上加上一定的随机抖动，以防止所有设备在同一时刻发送导致的冲突。 【总结】 通过这个实验，学生将能够深入理解Z-Stack协议栈如何管理和控制ZigBee网络，以及如何利用CC2530模块实现无线通信。同时，实验也锻炼了学生在IAR开发环境中编写和调试程序的能力，以及对ZigBee网络协议的理解。对于物联网、智能家居等领域的实践者来说，这样的基础训练是非常有价值的。