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外观

2.3 ZigBee 3.0 组网实验 ​

学习提示

本节课讲解多个理论知识，理解起来并不容易，如果暂时不理解也没关系，随着后续的学习，相信大家会逐步加深理解！

上节课学习了 BDB Commissioning Modes 基本原理之后，本节课讲解怎么样实现设备之间的网络组建。

一. 裁剪应用层 UI ​

（1）协议栈裁剪是开发者需要掌握的一项技术，因为 Z-Stack 3.0 包含了丰富的功能，但是在实际的开发过程中，部分功能可能是冗余的，甚至会影响到开发过程。

（2）打开本章节配套的工程代码，展开 App 层代码，如图所示。

SampleSwitch 工程 App 层代码

（3）红框中的两个文件是针对 TI 的评估板而设计的 UI，在产品开发过程并不需要用到，而且还会影响其他的开发工作，因此需要把它们裁剪掉。右击文件，选择 Remove，如图所示。

右击文件选择 Remove

（4）裁剪后如图所示。

裁剪完成后的 App 层

（5）zcl_samplesw.c 文件中会调用到这些 UI，也需要把其全部删除。点击 Edit，然后选择 Find and Replace → Find in Files...，如图所示。

Edit 菜单中的 Find in Files

（6）在弹出的窗口中输入"UI_"，然后点击 Find 按钮，如图所示。

Find in Files 对话框

（7）最后，在文件 zcl_samplesw.c 中根据搜索结果，一个一个地把带"UI_"的地方删除，如图所示。

删除 zcl_samplesw.c 中的 UI 相关内容

（8）正确删除完成后，工程代码是可以编译通过的。

二. 编写设备组网代码 ​

（1）如同前面章节所述，设备组网代码非常简单：

  • 第一步，调用 bdb_StartCommissioning() 让协调器创建网络。

  • 第二步，还是调用 bdb_StartCommissioning()，让其他设备加入到网络。

（2）角色判断

在编译工程的时候，可以选择让编译出来的程序工作在协调器（Coordinator）中、路由器（Router）中或者终端（EndDevice）中，即选择设备在 ZigBee 网络中的角色。在代码中，可以利用宏 ZDO_COORDINATOR 来判断当前的工作模式，判断方法是如果宏 ZDO_COORDINATOR 被定义了，那么说明程序工作在协调器环境中，否则就是工作在路由器或者终端环境中。

（3）编写代码

在 zcl_samplesw.c 的初始化函数 zclSampleSw_Init() 中添加如下代码：

c
#ifdef ZDO_COORDINATOR
    bdb_StartCommissioning( BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_FORMATION |
                            BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING );

    NLME_PermitJoiningRequest(255);
#else
    bdb_StartCommissioning( BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING |
                            BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING );
#endif

代码比较简单，如果是协调器那么就让协调器创建网络，如果是路由器或者终端那么就加入到网络。

其中的 NLME_PermitJoiningRequest(255) 是允许其他设备加入到由本协调器创建的网络中，这一点在介绍 Network Formation 时也有讲述过，也就是设备要经过信任中心的同意才能加入到网络中。参数 255 表示一直允许，如果改为 0 则表示一直不允许；如果改为 1~254 表示在 1~254 秒内允许。

三. 处理设备入网失败 ​

（1）然而，设备入网的过程可能会受到多种因素的影响，从而导致入网失败，例如在入网过程信号受到干扰等。开发者需要学会处理设备入网失败。一种简单而有效的办法就是在设备入网失败后，让设备自动重新尝试入网。

（2）在 zcl_samplesw.c 文件中可以找到一个 zclSampleSw_ProcessCommissioningStatus() 函数，这个函数的作用是处理 Commissioning 结果，例如协调器创建网络是否成功、设备是否成功加入到网络等。

（3）可以在这个函数中根据 Commissioning 的结果采取相应的处理，例如在设备入网失败后重新调用 bdb_StartCommissioning() 来再次入网。

（4）可以用事件的机制来实现这个过程，当设备入网失败后就启动一个事件，让程序在 1s 后重新尝试入网。Z-Stack 3.0 的事件使用方法在前面的章节已经讲解过了，这里就不再讲了，而是直接使用。

（5）在头文件 zcl_samplesw.h 定义一个用户事件，并且定义重新入网的时间间隔，代码如下：

c
/* 协调器 */
#ifdef ZDO_COORDINATOR
/* 路由器或者终端 */
#else
    // 重新加入事件
    #define SAMPLEAPP_REJOIN_EVT 0x0100
    // 时间间隔：1000ms(1秒)
    #define SAMPLEAPP_REJOIN_PERIOD 1000
#endif

由于设备入网是针对路由器或者终端类型的 ZigBee 设备的，因此同样地使用了宏来判断程序角色。

（6）在函数 zclSampleSw_ProcessCommissioningStatus 中找到入网失败处理位置，如图所示。

zclSampleSw_ProcessCommissioningStatus 函数

（7）在入网失败的位置添加如下代码：

c
/* 协调器 */
#ifdef ZDO_COORDINATOR
/* 路由器或者终端 */
#else
    /* 启动重新加入事件 */
    osal_start_timerEx(zclSampleSw_TaskID,
                       SAMPLEAPP_REJOIN_EVT,
                       SAMPLEAPP_REJOIN_PERIOD);
#endif

代码中，首先判断设备角色，然后启动刚才定义的事件。

开发者也可以在入网成功的位置添加一些代码，例如在显示器上显示入网成功的信息等。

（8）在应用层事件处理函数 zclSampleSw_event_loop() 中处理该事件，也就是重新启动入网，代码如下。

c
#ifdef ZDO_COORDINATOR
#else
  if ( events & SAMPLEAPP_REJOIN_EVT ) //如果事件类型为重新加入网络事件
  {
      /* 重新加入网络 */
      bdb_StartCommissioning(BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING |
                             BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING );

      return ( events ^ SAMPLEAPP_REJOIN_EVT );
  }
#endif

四. 编译下载 ​

（1）角色选择

前文中多次提及到设备的网络角色，其实在编译代码的时候可以选择不同的网络角色，从而编写不同角色的程序。

在工程中单击选项卡，可以看到如图所示的选择框，可以选择待开发设备的对应的工作模式。

工程角色选择下拉框

其中 CoordinatorEB、RouterEB、EndDeviceEB 的含义分别是：

（1）CoordinatorEB：协调器角色设备。

（2）RouterEB：路由器角色设备。

（3）EndDeviceEB：终端角色设备。

除了此之外，还有 EndDeviceEB-OTAClient 和 RouterEB-OTAClient，其实这两个指的是带 OTA 功能的终端设备和带 OTA 功能的路由设备。

（2）使用角色

（2-1）首先选择 CoordinatorEB，如图所示。编译完成后下载到其中一块开发板中，建议使用 ZigBee 3.0 Mini 板。此开发板在 ZigBee 网络中会充当协调器角色设备。

选择 CoordinatorEB

（2-2）选择 RouterEB，如图所示。同样编译完成后下载到另一个板子中，建议使用 ZigBee 3.0 标准板。此开发板 ZigBee 网络中即会充当路由器角色设备。

选择 RouterEB

注意

切换工程后，同样需要在工程的预编译那里开启 LED、串口、显示屏等功能，并且把屏幕的路径加入到工程中。

五. 仿真调试 ​

（1）给协调器上电后，协调器会自动创建网络。创建网络成功后，在屏幕上可以看到网络 ID（PanID），如图所示。

协调器屏幕显示网络 ID

（2）接着给路由器或终端上电后，它会自动加入到由协调器创建的网络中，加入后可以在屏幕上看到被分配到的网络地址和父节点的网络地址，路由器或终端设备加入后如图所示。

  • 路由器

路由器屏幕显示网络地址

  • 终端

终端屏幕显示网络地址

六. 常见问题处理 ​

路由器（节点）无法加入协调器 ？ ​

搭建项目时，务必按照以下顺序执行：

（1）先烧录「协调器」固件并上电；

（2）后烧录路由器（节点）固件，并上电；

（3）路由器（节点）会自动搜索协调器，并加入其中。

（4）如路由器（节点）仍没有自动加入，按一下协调器中的 Reset 按键重启协调器，路由器（节点）也可自动加入。

路由器（节点）如何加入新的协调器中 ？ ​

一个简单的方法是：

（1）重新烧录「路由器（节点）」固件；

（2）烧录完成后，会自动搜索协调器并加入到其中。

实验要点

本节课完成了 ZigBee 3.0 组网实验的全流程：裁剪冗余 UI → 编写组网代码（协调器创建网络 / 设备加入网络）→ 处理入网失败自动重连 → 选择设备角色编译下载 → 仿真调试观察结果。核心 API 仍是 bdb_StartCommissioning() + NLME_PermitJoiningRequest()，配合事件机制实现入网失败自动重试。

内容来源：紫甲 IoT《ZigBee 3.0 开发指南》第四部分·2.3 ZigBee 3.0 组网实验，原站链接

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