zigbee协议及开发（3）- 基础知识

伊海

接下来，看一下Zigbee网络包的基本结构，这个与TCP/IP包结构比较类似，如下：

其中缩写意义（从下层往上）：

• SHR：Synchronization Header 同步头标志
• PHR：Physical Header
• PHY Payload：包负载，即实际内容，后来在TI Packet Sniffer中经常见到这个单词。
• 综上所示，HR表示Header，因此有MHR(MAC Header)，NHR(NWK HEADER)
• MFR：MAC footer，主要包括一个16位的FCS（Frame Check Sequence，CRC算法的一种），用于数据校验。
• 应用层复杂一点，AHR即APS Header应用支持子层，包括应用层地址及控制消息；Auxiliary HDR包括相关的安全机制；
• MIC：Message Integrity Code消息完整性代码 也是用于安全机制的。
  

下面具体描述一下各层的任务：

• 物理层：激活硬件发送和接收数据；选择Channel Frequency；
• MAC层：负责生成Beacon(信标)及同步相应设备；提供Association 及Dissociation服务；MAC Frame定义了四种结构如下：
  
  • Beacon frame(缩写DU：Data Unit)，其中Beacon Payload对于NWK层是可选域。
    
  • Data frame(与Beacon不同的是没有了SuperFrame，GTS和Pending Address。同时有了Data Payload，由NWK层产生，也称为MSDU, MAC Service Data Unit)
    
    

• Ack frame(最简单的MAC帧，不包含任何Payload，用于提示成功接收到数据包。)
  

• MAC Command Frame(MAC Commands包括Association Request或者Data Request )
  

以TI Sniffer抓到的数据包为例，显示的包格式如下(其中不同的颜色显示了不同的帔类型)：

其中，左边是MAC层(包括时间、长度及Frame Control字段，比如上面类型是Data，因此是Data Frame；还有系列号及源目的地址)，中间黄色显示MAC Payload，右边蓝色显示NWK数据信息。
3. 网络层：负责形成网络及路由信息的建立。其中路由信息由协调器及路由节点建立，而终端节点不负责这个。此外，协调器的NWK层还负责建立新的网络及选择网络拓扑（星形，树形及网状结构）、分配节点地址等功能。
4. 应用层：主要是提供Application Objects，即应用实体，每个设备可以提供多达240个AO，感觉有点类似TCP/IP中的端口概念。Zigbee标准提供用Application Profile（AP）来开发一个应用。一个AP是关于特定应用消息格式和处理行为的一组规范，这样做的好处是提供不同应用间的互操作性（Interoperability），相关应用程序间的标准化。

最后，要提到的一点是上述Frame最后的16Bits的CRC校验码是用的ITU方法，以两个多项式系数相除的余数作为校验码。