04 · 数据通信与属性上报

对应底座：第四部分·3（基于 AF 的数据通信）、4~7（基于 ZCL 的通信）

学习目标

• 理解 AF（应用框架）层的通信原理：网络地址 + 端点号定位服务
• 掌握 ZigBee 的三种通信方式：点对点、广播、组播
• 理解 ZCL（ZigBee 集群库）的作用与架构
• 了解基于 ZCL 的属性读写与上报机制

AF 层通信原理

AF（Application Framework，应用框架）层位于应用层与 APS 子层之间，开发者基于该层编写代码实现设备间数据通信。

ZigBee 3.0 通信最终是发送到设备的特定服务（端点号）。一次通信需要两个要素定位目标：

• 网络地址：标识设备在网络中的位置
• 端点号：标识设备上的特定服务

类比理解

如同访问 http://www.sxf-iot.com:80——域名定位主机，80 端口定位服务。ZigBee 协调器向网络地址 0x0EF1 的智能插座、端点号 8 发送"打开"指令，就是端点级通信。

端点号分类

端点号	用途
0	分配给 ZDO（ZigBee 设备对象）
1 ~ 240	开发者可自由使用（如 #define SAMPLESW_ENDPOINT 8）
241 ~ 254	保留端点，暂不可用
255	广播：设备的所有服务（简单描述符）都会收到数据

三种通信方式

flowchart LR
    subgraph 点对点
        P1((设备A)) <--> P2((设备B))
    end
    subgraph 广播
        B1((设备A)) --> B2((所有设备))
    end
    subgraph 组播
        G1((设备A)) --> G2((组内设备1))
        G1 --> G3((组内设备2))
    end

方式	说明	典型场景
点对点（P2P）	两设备一对一通信	控制指令下发
广播	向所有设备发送数据	网络发现、全局通知
组播	向特定组的设备发送数据	分区控制、场景联动

注册简单描述符

使用 AF 通信前，需要先注册简单描述符并让对应端点号生效：

1. 创建一个简单描述符（描述设备具备的功能）
2. 注册这个简单描述符（在设备初始化函数中完成，如 zclSampleSw_Init()）

ZCL 集群库

ZCL（ZigBee Cluster Library，ZigBee 集群库）位于 AF 层与应用层之间，由 ZigBee 联盟定义：

flowchart TB
    APP["应用层"]
    ZCL["ZCL（ZigBee 集群库）"]
    AF["AF（应用框架层）"]
    APP <--> ZCL <--> AF

为什么需要 ZCL？ 直接使用 AF 层通信 API 的最大问题是不同公司开发的设备难以互联互通。ZigBee 联盟在 AF 层与应用层之间构建 ZCL，统一定义了：

• 应用领域（Profile）、设备类型（Device）
• 集群（Cluster）、设备属性和命令

各厂商开发 ZigBee 设备时遵循这些统一定义，即可实现互联互通。

ZCL 代码位置：Z-Stack 3.0.1\Components\stack\zcl，一个设备一般只使用其中部分内容（如 SampleSwitch 工程使用 zcl_general、zcl_lighting、zcl_ota 等）。

核心 API：zcl_SendCommand() 用于发送 Profile 与 Cluster 特定命令消息。

属性读写与上报

• 属性读写：通过 ZCL 属性读写 API 读取/设置设备属性（如灯的开关状态、亮度值）
• 属性上报：终端设备（如传感器）定期向协调器上报采集到的数据（如温湿度值），协调器接收解析后在 PC 端展示

这是传感网数据采集系统的核心机制：传感器终端 → 属性上报 → 协调器汇聚 → 上位机展示。

课后自测

1. ZigBee 通信中"网络地址 + 端点号"分别起什么作用？
2. ZigBee 支持哪三种通信方式？分别适用什么场景？
3. ZCL 的作用是什么？为什么说它是不同厂商设备互联互通的基础？
4. 传感器终端采集数据并发送给协调器，通常采用哪种 ZCL 机制？

内容来源：紫甲 IoT《ZigBee 3.0 开发指南》第四部分·3~7，AF 通信原理 · ZCL 简介