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外观

实验一：Z-Stack 简单组网实验 ​

一句话理解

本实验直接利用《2.3 ZigBee 3.0 组网实验》的组网方法完成网络组建，并在此基础上做一件事：在入网成功的位置插入 Terminal（串口终端）打印，把 PAN ID、信道、短地址、父节点等网络信息实时打印到 PC 端，作为组网成果的"验收凭证"。

前置知识 ​

本实验完全基于 2.3 ZigBee 3.0 组网实验 一节的知识，请先按该章节完成：

  1. 裁剪应用层冗余 UI（删除 UI_ 相关内容）；
  2. 编写组网代码：
    • 协调器：bdb_StartCommissioning(BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_FORMATION | BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING) + NLME_PermitJoiningRequest(255)；
    • 路由器/终端：bdb_StartCommissioning(BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING | BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING)；
  3. 选择设备角色（CoordinatorEB / RouterEB / EndDeviceEB）编译下载；
  4. 观察协调器屏幕显示 PanID、节点屏幕显示 网络地址与父节点地址。

本实验的增量是：在入网成功的位置，用串口终端打印辅助信息，替代/补充屏幕显示，便于批量验证与记录。

实验目的 ​

  1. 掌握 ZigBee 网络组建全流程（复用 2.3 章节知识：协调器建网、设备入网）；
  2. 掌握 在入网成功处插入 Terminal 打印的方法（串口输出网络参数）；
  3. 能够用 PC 端串口终端"验收"组网成果（PAN ID 一致、地址分配正确）。

实验器材 ​

器材数量用途
GEC2530 开发板3 块1 协调器 + 1 路由器 + 1 终端
ZigBee 仿真器1 个烧录程序
USB 转串口线1~3 根节点 → PC 串口终端
串口调试助手 / Xshell1 套Terminal 打印观察
IAR EW for 80511 套编译工程

实验原理 ​

组网与终端打印的整体流程 ​

🏛️
协调器建网
bdb_StartCommissioning(NWK_FORMATION)
→ 建网成功 → 终端打印 "NETWORK UP"
入网
🛰️
路由器 / 终端入网
bdb_StartCommissioning(NWK_STEERING)
→ 入网成功 → 终端打印 "JOIN OK"
🔌 串口
💻
PC 串口终端
实时显示每个节点的
PAN ID / 信道 / 短地址 / 父节点

为什么要用终端打印？ ​

2.3 章节中组网成果显示在开发板 LCD 屏幕上，但 LCD 字符少、难记录。把同样的信息打印到串口终端，可以：

  • 一次性看到完整网络参数（PAN ID、信道、短地址、父节点、扩展地址）；
  • 在 PC 端留存日志，方便实验报告截图与多节点批量验证；
  • 与上位机开发衔接（后续实验六的串口数据链路就是从这里起步）。

打印哪些信息？ ​

打印项获取 API含义
PAN ID_NIB.nwkPanId网络号，同一网络内所有节点相同
信道 CH_NIB.nwkLogicalChannel无线通信通道
短地址 AddrNLME_GetShortAddr()入网后分配的 16 位地址
父节点 ParentNLME_GetCoordShortAddr()所挂接的上级节点地址
扩展地址 ExtAddrNLME_GetExtAddr()芯片唯一 64 位地址

实验步骤 ​

步骤 1：按 2.3 章节完成组网工程 ​

  1. 打开 Z-Stack 3.0.1 的 SampleSwitch 工程（与 2.3 章节一致）；
  2. 完成 UI 裁剪、组网代码、入网失败自动重连（可选用）；
  3. 分别编译 CoordinatorEB / RouterEB / EndDeviceEB 三个角色固件。

步骤 2：编写终端打印函数 ​

在应用层（如 zcl_samplesw.c）添加一个网络信息打印函数：

c
#include <stdio.h>   // 使用 sprintf 需要

/* 打印网络信息到串口终端 */
static void PrintNetworkInfo(uint8 *tag)
{
  uint8 buf[64];
  uint16 panId   = _NIB.nwkPanId;              // 网络号
  uint8  channel = _NIB.nwkLogicalChannel;     // 信道
  uint16 addr    = NLME_GetShortAddr();        // 本节点短地址
  uint16 parent  = NLME_GetCoordShortAddr();   // 父节点地址

  // 组装一行文本： [标签] PAN:0xXXXX CH:X Addr:0xXXXX Parent:0xXXXX
  sprintf((char *)buf, "[%s] PAN:0x%04X CH:%d Addr:0x%04X Parent:0x%04X\r\n",
          tag, panId, channel, addr, parent);

  // 通过串口 0 输出到 PC 终端
  HalUARTWrite(0, buf, osal_strlen((char *)buf));
}

步骤 3：在入网成功处插入打印 ​

方式 A（推荐，通用）：在应用层事件循环的 ZDO_STATE_CHANGE 事件中，判断入网成功状态后打印：

c
case ZDO_STATE_CHANGE:
{
  // devState 为设备当前网络状态
  if (devState == DEV_ZB_COORD)
  {
    PrintNetworkInfo("NETWORK UP");   // 协调器建网成功
  }
  else if (devState == DEV_ROUTER || devState == DEV_END_DEVICE)
  {
    PrintNetworkInfo("JOIN OK");      // 路由器/终端入网成功
  }
}
break;

方式 B（与 2.3 章节衔接）：在 zclSampleSw_ProcessCommissioningStatus() 的入网成功分支中插入：

c
/* 协调器 */
#ifdef ZDO_COORDINATOR
    /* 建网成功 */
    PrintNetworkInfo("NETWORK UP");
/* 路由器或者终端 */
#else
    /* 入网成功 */
    PrintNetworkInfo("JOIN OK");
#endif

提示

  • 串口初始化已在 2.3 章节的工程预编译中开启（LED、串口、显示屏等功能），无需额外配置；
  • 方式 A 通用性更强（SampleApp / zcl 工程均适用）；方式 B 紧贴 2.3 章节的代码位置，二选一即可。

步骤 4：编译下载与终端观察 ​

  1. 三台设备分别编译对应角色固件并下载；
  2. 协调器连接 USB 转串口到 PC，打开串口助手（波特率与固件一致，默认 115200）；
  3. 先给协调器上电 → 终端应打印 [NETWORK UP] PAN:0xXXXX CH:XX Addr:0x0000 Parent:0xFFFF；
  4. 再依次给路由器、终端上电 → 终端应打印 [JOIN OK] PAN:0xXXXX ... Addr:0xXXXX Parent:0xXXXX；
  5. 记录三台设备的打印结果。

步骤 5：验证与记录 ​

  1. 对比三台设备打印的 PAN ID 是否一致（同一网络）、信道是否相同；
  2. 对比父节点地址：路由器直连协调器（Parent = 0x0000），终端挂在路由器下（Parent = 路由器短地址）；
  3. 将打印内容截图，作为组网成功的"验收凭证"。

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：用 printf 打印 ​

把前面的串口打印函数改用 printf（输出到 Terminal I/O 窗口）：

c
#include <stdio.h>

/* 用 printf 打印网络信息（输出到 IAR Terminal I/O 窗口） */
static void PrintNetworkInfoTF(uint8 *tag)
{
  uint16 panId   = _NIB.nwkPanId;              // 网络号
  uint8  channel = _NIB.nwkLogicalChannel;     // 信道
  uint16 addr    = NLME_GetShortAddr();        // 本节点短地址
  uint16 parent  = NLME_GetCoordShortAddr();   // 父节点地址

  printf("[%s] PAN:0x%04X CH:%d Addr:0x%04X Parent:0x%04X\r\n",
         tag, panId, channel, addr, parent);
}

入网成功处调用方式不变：

c
case ZDO_STATE_CHANGE:
  if (devState == DEV_ZB_COORD)
    PrintNetworkInfoTF("NETWORK UP");
  else if (devState == DEV_ROUTER || devState == DEV_END_DEVICE)
    PrintNetworkInfoTF("JOIN OK");
  break;

现象

进入调试后，Terminal I/O 窗口实时显示 [NETWORK UP] PAN:0xXXXX CH:X Addr:0x0000 / [JOIN OK] PAN:0xXXXX ...——这就是组网成功的"验收凭证"。

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，退出调试窗口内容清空；
  • 若同时接串口，HalUARTWrite 与 printf 可并存，两边都能看。

实验现象与检查点 ​

检查点期望现象（串口终端）
协调器上电[NETWORK UP] PAN:0xXXXX CH:X Addr:0x0000
路由器上电[JOIN OK] PAN:0xXXXX ... Parent:0x0000
终端上电[JOIN OK] PAN:0xXXXX ... Parent:0xXXXX（父节点=路由器）
三台 PAN ID完全相同
入网失败重连（若实现）失败后 1s 自动重试，成功时打印 JOIN OK

常见问题

  • 终端无打印：确认串口已初始化（波特率匹配）、HalUARTWrite 调用无误；部分板型需将板载串口拨码开关拨到 USB 侧；
  • PAN ID 不一致：确认附近无其他协调器抢占，或固定 ZDAPP_CONFIG_PAN_ID；
  • 打印乱码：PC 串口助手的波特率、数据位（8N1）与固件一致；
  • 看不到 JOIN OK：先给协调器上电建网，再给节点上电；必要时按协调器 Reset 键。

思考题 ​

  1. 为什么 NETWORK UP 的地址是 0x0000、父节点是 0xFFFF？协调器在 ZigBee 网络中扮演什么角色？
  2. 终端与路由器的 Parent 地址有何不同？这说明了什么网络拓扑关系？
  3. 如果 10 台设备同时入网，如何用终端打印快速确认"全部入网成功且 PAN ID 一致"？（提示：日志留存、PAN ID 过滤）
  4. 与 2.3 章节的 LCD 屏幕显示相比，串口终端打印有哪些优势？

实验报告要求 ​

  1. 说明本实验复用了 2.3 章节的哪些组网知识；
  2. 粘贴终端打印函数的代码及注释；
  3. 附三台设备的串口终端打印截图，标注 PAN ID / 信道 / 短地址 / 父节点；
  4. 填写网络参数记录表格并分析拓扑关系；
  5. 回答思考题；
  6. 写出遇到的问题及解决办法。

关联知识：2.3 ZigBee 3.0 组网实验、网络层、串口应用

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