再谈ZigBee中的绑定机制

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ZigBee四种绑定方式立即下载

再谈ZigBee中的绑定机制 2012-05-22 16:38:23

分类：

原文地址：再谈ZigBee中的绑定机制作者：frankzfz

这里主要再讨论一下绑定的机制，绑定是ZigBee中应该是比较重要的一个部分。前面的几篇文章也对绑定有了具体的分析，主要分析了两种绑定方式，介绍了绑定的流程，源代码方面。这里主要是理清整个绑定在组网中的概念。绑定是和EndPoint紧密联系在一起的，其中很多是自己通过看资料，自己的一些理解，当中肯定有不正确的地方，欢迎有兴趣的一起讨论。

ZigBee中还有一个重要的概念端点，理解的不是很清楚，现在再一次总结分析一下，端点是应用对象存在的地方，ZigBee允许多个应用同时位于一个节点上，例如一个节点具有控制灯光的功能，又具有感应温度的功能，又具有收发文本消息的功能，这种设计有利于复杂ZigBee设备的出现。我们可以从ZigBee的体系结构图中可以看到可以有240个应用，也就是说一个物理的ZigBee设备的话，可以有240个具体的应用，例如上面提到的其中的三种具体的应用。

一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。应用程序可以透过端点0与ZigBee堆栈的其它层通讯，因而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为ZigBee设备对象(ZDO)。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留端点。
所有端点都使用应用支持子层(APS)提供的服务。APS透过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和固定服务，因此能够适配不同但兼容的设备，如带灯的开关。下面是终端的描述符的结构体定义。

typedef struct
{
byte endPoint; //EP号
byte *task_id; // 指向任务编号的指针.
SimpleDescriptionFormat_t *simpleDesc; //设备的简单描述
afNetworkLatencyReq_t latencyReq;      //枚举类型
} endPointDesc_t;
//设备的简单描述结构
typedef struct
{
byte    EndPoint;             //EPID
uint16 AppProfId;            // Profile ID
uint16 AppDeviceId;          // Device ID
byte    AppDevVer:4;         // Device Version
byte    Reserved:4; //AF_V1_SUPPORT uses for AppFlags:4. Reserved
byte    AppNumInClusters;    //输入命令个数
cId_t   *pAppInClusterList;    //输入命令列表
byte    AppNumOutClusters;   //输出命令个数
cId_t   *pAppOutClusterList;   //输出命令列表
} SimpleDescriptionFormat_t;

下面是在SerialApp程序中简单描述符的定义。

const SimpleDescriptionFormat_t SerialApp_SimpleDesc =

{

SERIALAPP_ENDPOINT, // int Endpoint;

SERIALAPP_PROFID, // uint16 AppProfId[2];

SERIALAPP_DEVICEID, // uint16 AppDeviceId[2];

SERIALAPP_DEVICE_VERSION, // int AppDevVer:4;

SERIALAPP_FLAGS, // int AppFlags:4;

SERIALAPP_MAX_CLUSTERS, // byte AppNumInClusters;

(cId_t *)SerialApp_ClusterList, // byte *pAppInClusterList;

SERIALAPP_MAX_CLUSTERS, // byte AppNumOutClusters;

(cId_t *)SerialApp_ClusterList // byte *pAppOutClusterList;

};

const endPointDesc_t SerialApp_epDesc =

{

SERIALAPP_ENDPOINT,

&SerialApp_TaskID,

(SimpleDescriptionFormat_t *)&SerialApp_SimpleDesc,

noLatencyReqs

};

在TI给的例子中都只是定义了一个端点，猜想是不是每一个应用中都必须有一个相应的端点，也就会有一个相应的端点描述符。例如这里的三个应用，一个节点具有控制灯光的功能，又具有感应温度的功能，又具有收发文本消息的功能，那么需要占用三个端点号，也就会需要三个端点的描述符，因为在发送数据的函数中会用到这个端点的描述符。

AF_DataRequest( &SerialApp_RspDstAddr,

(endPointDesc_t *)&SerialApp_epDesc,

SERIALAPP_CLUSTERID2,

SERIAL_APP_RSP_CNT, rspBuf,

&SerialApp_MsgID, 0, AF_DEFAULT_RADIUS );

在绑定的应用中必须要用到端点的描述符，可不可以这样理解就是说，在绑定时其实并不是两个设备之间的绑定，其实质是在这两个设备上两个端点之间的绑定，再进一步说就是两个应用之间的绑定，因为在一个终端中可能有很多的应用，也就是端点，可不以在一个端点中只和其中的一个应用进行绑定，也就是只和其中的一个端点进行绑定，其他的端点可以使用别的地址方式，如直接地址模式，或者是广播地址的方式，进行数据的处理。虽然和同一个设备进行了绑定，但是其中的应用并不相同。描述符匹配是不是就是这个意思。如果两个设备没有相同的描述符是不会绑定成功的。

case Match_Desc_rsp:

{

ZDO_ActiveEndpointRsp_t *pRsp = ZDO_ParseEPListRsp( inMsg );

if ( pRsp )

{

if ( pRsp->status == ZSuccess && pRsp->cnt )

{

SerialApp_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)Addr16Bit;

SerialApp_DstAddr.addr.shortAddr = pRsp->nwkAddr;

// Take the first endpoint, Can be changed to search through endpoints

SerialApp_DstAddr.endPoint = pRsp->epList[0];

// Light LED

HalLedSet( HAL_LED_4, HAL_LED_MODE_ON );

}

osal_mem_free( pRsp );

}

Break;

在下面的函数中是绑定必须要执行一个处理函数，这个函数就是处理和回应对Match_Desc_req 消息。这个函数在绑定的第三篇文章中也有分析到。

void ZDO_ProcessMatchDescReq( zdoIncomingMsg_t *inMsg )

{

uint8 epCnt = 0;

uint8 numInClusters;

uint16 *inClusters = NULL;

uint8 numOutClusters;

uint16 *outClusters = NULL;

epList_t *epDesc;

SimpleDescriptionFormat_t *sDesc = NULL;

uint8 allocated;

uint8 *msg;

uint16 aoi;

uint16 profileID;

// Parse the incoming message

msg = inMsg->asdu;

aoi = BUILD_UINT16( msg[0], msg[1] );

profileID = BUILD_UINT16( msg[2], msg[3] );

msg += 4;

if ( ADDR_BCAST_NOT_ME == NLME_IsAddressBroadcast(aoi) )

{

ZDP_MatchDescRsp( inMsg->TransSeq, &(inMsg->srcAddr), ZDP_INVALID_REQTYPE,

ZDAppNwkAddr.addr.shortAddr, 0, NULL, inMsg->SecurityUse );

return;

}

else if ( (ADDR_NOT_BCAST == NLME_IsAddressBroadcast(aoi)) && (aoi != ZDAppNwkAddr.addr.shortAddr) )

{

ZDP_MatchDescRsp( inMsg->TransSeq, &(inMsg->srcAddr), ZDP_INVALID_REQTYPE,

ZDAppNwkAddr.addr.shortAddr, 0, NULL, inMsg->SecurityUse );

return;

}

numInClusters = *msg++;

if ( numInClusters )

{

inClusters = (uint16*)osal_mem_alloc( numInClusters * sizeof( uint16 ) );

msg = ZDO_ConvertOTAClusters( numInClusters, msg, inClusters );

}

numOutClusters = *msg++;

if ( numOutClusters )

{

outClusters = (uint16 *)osal_mem_alloc( numOutClusters * sizeof( uint16 ) );

msg = ZDO_ConvertOTAClusters( numOutClusters, msg, outClusters );

}

/* First count the number of endpoints that match.

typedef struct

{

endPointDesc_t *epDesc;

eEP_Flags flags;

pDescCB pfnDescCB; // Don't use if this function pointer is NULL.

void *nextDesc;

} epList_t;

epDesc = epList;

while ( epDesc )//扫描本节点的全部EP，看是否有匹配的？这个是一个链表的形式存储的。

{

// Don't search endpoint 0 and check if response is allowed //不扫描端点0

if ( epDesc->epDesc->endPoint != ZDO_EP && (epDesc->flags&eEP_AllowMatch) )

{

if ( epDesc->pfnDescCB )

{

sDesc = (SimpleDescriptionFormat_t *)epDesc->pfnDescCB( AF_DESCRIPTOR_SIMPLE, epDesc->epDesc->endPoint );

allocated = TRUE;

}

else

{

sDesc = epDesc->epDesc->simpleDesc;

allocated = FALSE;

}

if ( sDesc && sDesc->AppProfId == profileID )//如果profileID相同，这里也就说明了为什么会在绑定的时候要求profileID相同了。sDesc不为空的话，

{

uint8 *uint8Buf = (uint8 *)ZDOBuildBuf;

// If there are no search input/ouput clusters – respond

/在这里对EP中的输入/输出簇列表进行了比较，也就是ZDP_MatchDescReq发送来的，SerialApp_ClusterList

if ( ((numInClusters == 0) && (numOutClusters == 0))

// Are there matching input clusters?

|| (ZDO_AnyClusterMatches( numInClusters, inClusters,

sDesc->AppNumInClusters, sDesc->pAppInClusterList ))

// Are there matching output clusters?

|| (ZDO_AnyClusterMatches( numOutClusters, outClusters,

sDesc->AppNumOutClusters, sDesc->pAppOutClusterList )) )

{

// Notify the endpoint of the match. 通知终端匹配

uint8 bufLen = sizeof( ZDO_MatchDescRspSent_t ) + (numOutClusters + numInClusters) * sizeof(uint16);

ZDO_MatchDescRspSent_t *pRspSent = (ZDO_MatchDescRspSent_t *) osal_msg_allocate( bufLen );

if (pRspSent)

{

pRspSent->hdr.event = ZDO_MATCH_DESC_RSP_SENT;

pRspSent->nwkAddr = inMsg->srcAddr.addr.shortAddr;

pRspSent->numInClusters = numInClusters;

pRspSent->numOutClusters = numOutClusters;

if (numInClusters)

{

pRspSent->pInClusters = (uint16*) (pRspSent + 1);

osal_memcpy(pRspSent->pInClusters, inClusters, numInClusters * sizeof(uint16));

}

else

{

pRspSent->pInClusters = NULL;

}

if (numOutClusters)

{

pRspSent->pOutClusters = (uint16*)(pRspSent + 1) + numInClusters;

osal_memcpy(pRspSent->pOutClusters, outClusters, numOutClusters * sizeof(uint16));

}

else

{

pRspSent->pOutClusters = NULL;

}

osal_msg_send( *epDesc->epDesc->task_id, (uint8 *)pRspSent );

}

uint8Buf[epCnt++] = sDesc->EndPoint;// 匹配EndPoint列表，这个就是Match_Desc_rsp回传的内容之一

}

if ( allocated )

osal_mem_free( sDesc );

}

epDesc = epDesc->nextDesc;

}

// Send the message only if at least one match found. 如果发现至少有一个匹配的以后，发送匹配消息

if ( epCnt )

{

if ( ZSuccess == ZDP_MatchDescRsp( inMsg->TransSeq, &(inMsg->srcAddr), ZDP_SUCCESS,

ZDAppNwkAddr.addr.shortAddr, epCnt, (uint8 *)ZDOBuildBuf, inMsg->SecurityUse ) )

{

#if defined( LCD_SUPPORTED )

HalLcdWriteScreen( "Match Desc Req", "Rsp Sent" );

#endif

}

else

{

#if defined( LCD_SUPPORTED )

HalLcdWriteScreen( "Match Desc Req", "Non Matched" );

#endif

}

if ( inClusters )

osal_mem_free( inClusters );

if ( outClusters )

osal_mem_free( outClusters );

}

从上面的代码内容中也可以看到，当两个节点绑定时，进行的匹配实质是描述符之间的匹配。当然绑定时可能有多个的描述符的匹配，不知道我这样的理解是否正确，如果网友有这方面的经验欢迎讨论一下！！

这里还有一点就是绑定服务只能在“互补”设备之间建立。那就是，只有分别在两个节点的简单描述结构体（simple descriptor structure）中，同时注册了相同的命令标识符（command_id）并且方向相反（一个属于输出指令“output”，另一个属于输入指令“input”），才能成功建立绑定。

通过查看TI给我例子程序中，只有开头的例程才算是真正意义上的一个是输出，一个是输入。

对于灯结点是输入，

const cId_t zb_InCmdList[NUM_IN_CMD_CONTROLLER] =

{

TOGGLE_LIGHT_CMD_ID

};

// Define SimpleDescriptor for Switch device

const SimpleDescriptionFormat_t zb_SimpleDesc =

{

MY_ENDPOINT_ID, // Endpoint

MY_PROFILE_ID, // Profile ID

DEV_ID_CONTROLLER, // Device ID

DEVICE_VERSION_CONTROLLER, // Device Version

0, // Reserved

NUM_IN_CMD_CONTROLLER, // Number of Input Commands

(cId_t *) zb_InCmdList, // Input Command List

NUM_OUT_CMD_CONTROLLER, // Number of Output Commands

(cId_t *) NULL // Output Command List

};

对于开关结点是输出。

const cId_t zb_OutCmdList[NUM_OUT_CMD_SWITCH] =

{

TOGGLE_LIGHT_CMD_ID

};

// Define SimpleDescriptor for Switch device

const SimpleDescriptionFormat_t zb_SimpleDesc =

{

MY_ENDPOINT_ID, // Endpoint

MY_PROFILE_ID, // Profile ID

DEV_ID_SWITCH, // Device ID

DEVICE_VERSION_SWITCH, // Device Version

0, // Reserved

NUM_IN_CMD_SWITCH, // Number of Input Commands

(cId_t *) NULL, // Input Command List

NUM_OUT_CMD_SWITCH, // Number of Output Commands

(cId_t *) zb_OutCmdList // Output Command List

};

可以在GenericApp和 SerialApp的例程中看到，并没有严格的按照这样的命令来。例如下面的SampleApp例程中，当然这样也是两个设备中的命令也是相反的，只是没有开关那个例程中更加直观，

const cId_t GenericApp_ClusterList[GENERICAPP_MAX_CLUSTERS] =

{

GENERICAPP_CLUSTERID

};

const SimpleDescriptionFormat_t GenericApp_SimpleDesc =

{

GENERICAPP_ENDPOINT, // int Endpoint;

GENERICAPP_PROFID, // uint16 AppProfId[2];

GENERICAPP_DEVICEID, // uint16 AppDeviceId[2];

GENERICAPP_DEVICE_VERSION, // int AppDevVer:4;

GENERICAPP_FLAGS, // int AppFlags:4;

GENERICAPP_MAX_CLUSTERS, // byte AppNumInClusters;

(cId_t *)GenericApp_ClusterList, // byte *pAppInClusterList;

GENERICAPP_MAX_CLUSTERS, // byte AppNumInClusters;

(cId_t *)GenericApp_ClusterList // byte *pAppInClusterList;

};

APS绑定表是在静态RAM中定义的一张表，定义在nwk_globals.c中。表的大小可以通过f8wConfig.cfg中的

/* Maximum number of entries in the Binding table. */

-DNWK_MAX_BINDING_ENTRIES=10

/* Maximum number of cluster IDs for each binding table entry. */

-DMAX_BINDING_CLUSTER_IDS=5

只有定义了REFLECTOR或者COORDINATOR_BINDING才能包含此表，用REFLECTOR编译选项来支持APS层的源绑定。

邦定表结构 – BindingEntry_t

typedef struct

{

uint16 srcIdx; // Address Manager index

uint8 srcEP;

uint8 dstGroupMode; // Destination address type; 0 - Normal address index, 1 -

// Group address

uint16 dstIdx; // This field is used in both modes (group and non-group) to

// save NV and RAM space

// dstGroupMode = 0 - Address Manager index

// dstGroupMode = 1 - Group Address

uint8 dstEP;

uint8 numClusterIds;

uint16 clusterIdList[MAX_BINDING_CLUSTER_IDS];

// Don't use MAX_BINDING_CLUSTERS_ID when

// using the clusterIdList field. Use

// gMAX_BINDING_CLUSTER_IDS

} BindingEntry_t;

srcIdx –源地址（绑定记录的源地址）的地址管理器索引，地址管理器保存着源地址的IEEE地址和短地址。

srcEP -源终端

dstGroupMode -目的地址类型。

0 普通地址

1 组地址

dstIdx -若dstGroupMode为0，则包含目的地址的地址管理器索引，若dstGroupMode为1，则包含目的组地址

dstEP -目的终端

numClusterIds -clusterIdList中的入口数目

clusterIdList -簇ID列表。列表的最大数目定义由MAX_BINDING_CLUSTER_IDS [f8wConfig.cfg]指定

还有一点就是绑定设备之间的通信方式更加的灵活，这主要体现在那里呢我想可能有下面几个原因，一是在前面也有介绍绑定有四种方式，主要介绍了两种一种是通过协调器，另一种是不通过协调器的绑定，这样可选择性多，但使用点对点的通信时，必须要通过IEEE地址得到网络中的短地址，也必须借助协调器进行，协调器的短地址是知道。第二个原因时：绑定也可以实现一对多的绑定，也就是相当于了组广播了，第三，绑定有较多的API操作进行，当终端结点离开或者有一个新的设备加入网络时，可以主动完成绑定过程，

绑定的分析就到这里吧。如果有什么不对的地方，欢迎一起讨论。