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外观

实验三：Z-Stack 广播、组播通信实验（多节点） ​

一句话理解

本实验延续《3.4 ZigBee 3.0 通信实验》的工程，把节点扩展到 3 个以上，重点验证两种通信模式的行为差异：广播 = "群发短信给所有人"，组播 = "只拉一个群聊"。谁的屏幕上出现数据，一眼就能看出用的是哪种模式。

前置知识 ​

本实验基于 3.4 ZigBee 3.0 通信实验 的工程与代码，并建议先完成 实验二：通信实验（学号传输）。请先掌握：

  1. 设备初始化（zclSampleSw_Init()）：协调器建网 + 定时事件，节点入网 + aps_AddGroup() 入组 + P2P 定时事件；
  2. 三种通信的发送封装：zclSampleSw_AF_P2P() / zclSampleSw_AF_Broadcast() / zclSampleSw_AF_Groupcast()；
  3. 接收处理（zclSampleSw_AF_RxProc()）：按 clusterId 分类显示；
  4. 3.4 章节中节点加入的组为 组 21（GROUP_ID）。

本实验的增量是：扩展到 3 个以上节点，让不同节点加入不同的组，从而在同一个网络中直观对比"广播谁都收得到、组播只有组员收得到"。

实验目的 ​

  1. 理解通讯模式：广播、组播（及单播）的行为差异与适用场景；
  2. 掌握相关网络参数配置：组 ID、端点、信道、PAN ID 对通信的影响；
  3. 修改 Z-Stack 协议栈程序，实现 3 个节点以上的广播通信。

实验器材 ​

器材数量用途
GEC2530 开发板3 块以上1 协调器 + 2 个以上路由器/终端
ZigBee 仿真器1 个烧录程序
USB 数据线若干供电 + 串口
IAR EW for 80511 套编译工程

实验原理 ​

三种通信模式对比 ​

📞
单播
点对点专线
目标：指定短地址
只有目标节点收到
📢
广播
大喇叭喊话
目标：0xFFFF 全网
网络内所有节点收到
👥
组播
群聊
目标：组 ID
只有加入该组的节点收到

多节点分组设计（本实验核心） ​

🏛️
协调器（发送方）
发 ①广播 ②组播到组21 ③组播到组22
（三个定时事件，每秒一次）
📡 广播 0xFFFF
🟢
节点 A（加入组 21）
收到：广播 ✅ 组播21 ✅ 组播22 ❌
📡 组播21
🔵
节点 B（加入组 22）
收到：广播 ✅ 组播21 ❌ 组播22 ✅
  • 广播（0xFFFF）：A、B 都能收到 → 验证"全网可达"；
  • 组播到组 21：只有 A 收到，B 收不到 → 验证"只有组员收到"；
  • 组播到组 22：只有 B 收到，A 收不到 → 反向验证。

实验步骤 ​

步骤 1：按 3.4 章节搭好工程 ​

  1. 打开 Z-Stack 3.0.1 的 SampleSwitch 工程；
  2. 按 3.4 章节完成初始化、事件定义、事件处理、接收处理（含实验二的学号修改，可继续用学号作为传输数据）。

步骤 2：为不同节点配置不同的组 ​

3.4 章节中所有节点加入的都是组 21。本实验让节点 A 加入组 21、节点 B 加入组 22：

c
// 节点 A：加入组 21（保持 3.4 章节原样）
#define GROUP_ID  21

// 节点 B：改为加入组 22（编译节点 B 固件前修改）
#define GROUP_ID  22

初始化代码不变，仍然是：

c
// 节点 A / B 初始化中创建并加入自己的组
aps_Group_t group = {
  .ID = GROUP_ID,     // 21 或 22，取决于编译哪个固件
  .name = "",
};
aps_AddGroup(SAMPLESW_ENDPOINT, &group);

步骤 3：协调器增加"第二个组"的组播发送 ​

在 zclSampleSw_event_loop() 中，为组 22 增加一个组播定时事件（组 21 沿用 3.4 的 SAMPLEAPP_GROUPCAST_EVT）：

c
// 头文件中新增：组 22 组播事件
#define SAMPLEAPP_GROUP22_EVT    0x0200
#define SAMPLEAPP_GROUP22_PERIOD 1000
#define GROUP22_ID               22

// 初始化中启动事件（协调器）
osal_start_timerEx(zclSampleSw_TaskID,
                   SAMPLEAPP_GROUP22_EVT,
                   SAMPLEAPP_GROUP22_PERIOD);

事件处理中发送到组 22：

c
// Group 22 event
if ( events & SAMPLEAPP_GROUP22_EVT )
{
  zclSampleSw_AF_Groupcast(GROUP22_ID,          // 目标组：22
                           CLUSTER_GROUP22,
                           STUDENT_ID_LEN,
                           (uint8 *)STUDENT_ID);   // 数据：学号

  osal_start_timerEx(zclSampleSw_TaskID,
                     SAMPLEAPP_GROUP22_EVT,
                     SAMPLEAPP_GROUP22_PERIOD);

  return ( events ^ SAMPLEAPP_GROUP22_EVT );
}

在 zcl_samplesw.c 中定义新的簇 ID：

c
#define CLUSTER_GROUP22  3    // 用于区分"发往组22"的数据

步骤 4：接收处分类显示 ​

在 zclSampleSw_AF_RxProc() 中增加 CLUSTER_GROUP22 分支，并保留原有分类：

c
case CLUSTER_GROUP22:
  gcCnt++;
  HalLcdWriteString((char *)MSGpkt->cmd.Data, 3);          // 显示学号
  HalLcdWriteStringValue("G22:", gcCnt, 10, 4);            // 显示组22计数
  HalUARTWrite(0, MSGpkt->cmd.Data, MSGpkt->cmd.DataLength);  // 串口打印
  break;

步骤 5：编译下载与验证 ​

  1. 编译 CoordinatorEB → 协调器（Mini 板）；
  2. 编译 RouterEB（组21） → 节点 A（标准板）；
  3. 编译 EndDeviceEB（组22） → 节点 B（另一块板）；
  4. 上电顺序：协调器 → 节点 A → 节点 B（全部入网）；
  5. 观察三块板屏幕/串口：
板子广播(0xFFFF)组播21组播22
协调器收不到收不到收不到
节点 A（组21）✅ 收到✅ 收到❌ 不收
节点 B（组22）✅ 收到❌ 不收✅ 收到

在线仿真环节：printf + Terminal I/O 查看辅助信息 ​

在线仿真（连接仿真器、进入 C-SPY 调试会话）过程中，程序里的 printf 输出会实时显示在 IDE 界面的 Terminal I/O 窗口——无需外接串口线，是调试阶段查看辅助信息最直接的方式。

配置步骤（在线仿真） ​

  1. 接线：仿真器连接开发板与 PC（在线仿真必需）；
  2. Project → Options → General Options → Library Configuration：Library 选择 Full（完整库，printf 才可用）；
  3. 点击 Debug（Ctrl+D） 进入在线仿真调试会话（C-SPY 连接仿真器）；
  4. 菜单 View → Terminal I/O 打开 IDE 界面上的 Terminal I/O 窗口；
  5. 全速运行程序，printf 辅助信息实时显示在该窗口。

代码改造：接收处用 printf 分类打印 ​

在 zclSampleSw_AF_RxProc() 中补充（或改用）printf，让三类数据带标签输出：

c
#include <stdio.h>

static void zclSampleSw_AF_RxProc(afIncomingMSGPacket_t *MSGpkt)
{
  static uint8 bcCnt = 0, g21Cnt = 0, g22Cnt = 0;

  switch( MSGpkt->clusterId )
  {
    case CLUSTER_BROADCAST:       // 广播（全网）
      bcCnt++;
      printf("[BC] %s Cnt:%d\r\n", MSGpkt->cmd.Data, bcCnt);
      break;

    case CLUSTER_GROUPCAST:       // 组播到组 21
      g21Cnt++;
      printf("[G21] %s Cnt:%d\r\n", MSGpkt->cmd.Data, g21Cnt);
      break;

    case CLUSTER_GROUP22:         // 组播到组 22
      g22Cnt++;
      printf("[G22] %s Cnt:%d\r\n", MSGpkt->cmd.Data, g22Cnt);
      break;

    default:
      break;
  }
}

现象

  • 节点 A（组21）的 Terminal I/O：只有 [BC] 和 [G21] 在增长，看不到 [G22]；
  • 节点 B（组22）的 Terminal I/O：只有 [BC] 和 [G22] 在增长，看不到 [G21]。

三块板各开一个调试会话，谁收到什么一目了然。

注意

  • Library 必须为 Full，否则 printf 不可用；
  • Terminal I/O 只在**在线仿真调试会话（Debug）**中显示；
  • 多板同时调试时，每个调试会话对应各自的 Terminal I/O 窗口。

实验现象与检查点 ​

检查点期望现象
广播后节点 A、B 都显示学号 + 广播计数增长
组播到组 21只有节点 A 显示（G21 计数增长）
组播到组 22只有节点 B 显示（G22 计数增长）
三台设备 PAN ID完全一致（同一网络，呼应实验一）
节点 A / B信道一致，均正常入网

常见问题

  • 节点 B 收不到组播22：确认节点 B 编译时 GROUP_ID 已改为 22，且协调器组播目标为 GROUP22_ID；
  • 广播谁都没收到：检查协调器是否 NLME_PermitJoiningRequest(255) 且节点已入网；广播地址为 0xFFFF 时休眠终端收不到，可用 0xFFFD（发给所有非休眠设备）代替；
  • 计数混在一起：A 收到广播和组播21 时屏幕行会互相覆盖，建议用串口打印区分（在打印中标注 BC/G21/G22）；
  • PAN ID 不一致：附近有其他协调器时固定 ZDAPP_CONFIG_PAN_ID。

思考题 ​

  1. 广播、组播、单播分别适合什么场景？为什么 ZigBee 中广播地址 0xFFFF 不发给休眠终端？
  2. 如果节点 B 同时加入组 21 和组 22（aps_AddGroup 调用两次），它能收到哪些数据？
  3. 一个节点最多能加入多少个组？组的 endpoint 字段有什么作用？
  4. 结合实验一：组播能否替代广播实现"只让指定区域节点收到数据"？网络参数（PAN ID/信道）在其中起什么作用？

实验报告要求 ​

  1. 说明本实验基于 3.4 章节的哪些代码，新增了什么；
  2. 粘贴分组配置、组22 事件、接收处理的代码及注释；
  3. 附三块板的屏幕/串口截图，用表格记录"广播/组播21/组播22"的接收情况；
  4. 记录三台设备的网络参数（PAN ID、信道）并分析；
  5. 回答思考题；
  6. 写出遇到的问题及解决办法。

关联知识：3.4 ZigBee 3.0 通信实验、实验二：通信实验（学号传输）、实验一：简单组网

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