AW516x zigbee模塊實現自組網功能

　　無線網絡技術無非是功耗、距離、速率、組網等方面的較量，那么能否做到既能低功耗、遠距離，又能快捷組網和部署呢?

　　標準zigbee網絡協議包括協調器、路由器和終端節點，而建立一個zigbee網絡除了必須要有協調器之外，僅需加上路由器或終端節點即可。

　　然而，不同的應用場景需要不同型態的組網結構：點對點、星型、中繼路由、混合型等等。因此，快速、高效、穩定、便捷、靈活，是對組網協議所提出的更高要求。

　　圖1 zigbee網絡拓撲結構

　　一、Fastzigbee協議

　　換個思路，假若網絡上的任意節點都具備對等的數據傳輸功能，且無須協調器管理網絡，那么網絡中的任何節點都可以主動傳輸數據，這樣用戶就無需理會具體的網絡結構，顯然會更加方便使用。

　　基于此，ZLG致遠電子根據多年的實踐經驗積累，在zigbee協議棧的基礎上開發了Fastzigbee透傳對等網絡協議。其特點如下：

　　l 啟動零延時，無需等待入網

　　l 節點容量大，理論上節點容量高達65535

　　l 3線制串口全透明傳輸方式，可自定義數據格式

　　l 無需二次開發，可快速實現動態配置及自組網功能

　　l 快速添加路由，即放即用的智能路由算法，快速恢復通信。

　　圖2 Fastzigbee協議特點

　　二、自組網實現

　　Fastzigbee協議已經很好的為組網提供了基礎，那么能否在部署和施工方面也提供更好的支持呢?

　　當然，ZLG致遠電子為簡化無線產品復雜的開發過程，在Fastzigbee協議內增加自組網功能。下面以AW516x系列透傳模塊為例，為工程師提供兩種實現途徑。

　　模塊在自組網模式下，主機模塊會自動選擇周圍沒有被使用的PANID和通道號形成一個獨立的網絡，并能自動遞增方式分配一個唯一的本地網絡地址給從機模塊。從機模塊使用時在使能了自組網功能后就不需要進行任何的配置操作，從機模塊在加入網絡后就能跟主機進行通訊。

　　1、硬件I/O控制

　　(1)主機模塊有兩個工作流程，分別通過JOIN管腳(IO1)和DETECT管腳(IO2)控制。

　　①當JOIN管腳為低電平時，主機模塊工作在組網模式，此時主機模塊允許從機模塊加入網絡，當JOIN管腳變為高電平時，主機模塊進入正常工作流程，此時從機模塊不能再加入網絡。

　　②當模塊檢測到DETECT管腳有大于3S的低電平時，主機模塊工作在重獲取網絡參數模式，此時主機模塊會重新隨機生成新的PANID(0x0000~0xFFFF)和通道號(11~26)，并檢測新生成的PANID和通道號是否已被其他網絡使用，如果已經有網絡在使用，則重新生成，主機模塊在重新生成PANID和通道號后，需要把該主機下的所有從機都需要執行入網操作。

　　圖3 主機模塊組網工作流程

　　(2)從機模塊有兩個工作模式，一個是入網申請，一個是退網申請，通過JOIN管腳的電平狀態決定工作模式。

　　①當JOIN管腳為低電平，低電平持續時間在3S以下(短低電平)時，從機模塊工作在入網申請狀態;

　　②當JOIN管腳為低電平，低電平持續時間在3S以上(長低電平)時，從機模塊工作在退網申請狀態;如果JOIN管腳為高電平，從機模塊使用存儲的PANID和通道號進入正常工作狀態。

　　圖4 從機模塊入網流程

　　2、軟件指令配置

　　主機模塊除了可以使用IO口控制主機允許從機加入網絡，也可以使用命令的方式使能主機允許從機加入網絡。

　　表1 主機允許從機加入網絡命令 1

　　允許加入網絡開啟的窗口時間為當給主機發送了允許加入網絡命令后，主機開始接受從機的入網請求，到達這個窗口時間后，主機不再接受從機的入網請求，窗口時間結束后，主機進入正常的工作狀態。

　　除此之外，指令還可查詢主機模塊存儲的從機信息、查詢主從機狀態等等

　　三、測試實例

　　以下所有操作均基于廣州致遠電子有限公司的zigbee評估板：AW516x Demo Board

　　圖5 zigbee評估套件

　　步驟：

　　(1)將評估板1做為主機模塊，評估板2做為從機模塊;

　　(2)將評估板1的JOIN管腳(IO2)拉為低電平，主機處于允許從機加入狀態;

　　(3)將評估板2的JOIN管腳(IO2)短處碰為低電平，低電平持續時間在3S以下，從機模塊工作在入網申請狀態，若有多個從機板，可依次短接IO2，進行入網操作。

　　(4)入網完成，從機恢復正常高電平工作狀態，將評估板1的JOIN管腳(IO2)拉回高電平，主機模塊進入正常工作流程。

　　通訊測試：

　　連接PC，分別打開兩個串口調試助手，進行透明數據發送。

　　圖6 通訊測試