5.3 ZCL 开关命令收发实验

一句话理解

本实验把 5.1 / 5.2 的"接收套路"和"发送套路"串起来：智能插座入网 → 广播地址 → 网关收到地址后周期发 On/Off → 插座收到命令执行开关。

实验简介

设备：一个网关（协调器） + 一个智能插座（终端或路由器）
内容：智能插座加入网络后，网关自动周期性地向它发送 On / Off 指令，控制插座开关。

🔌

① 智能插座开发

入网 + 广播自己的地址 + 注册命令回调

→

🏛️

② 网关开发

接收地址 → 周期发送 On/Off 命令

→

🧪

③ 仿真调试

两块板子上电，观察命令收发

智能插座开发

打开 zcl_samplesw.c，在初始化函数 zclSampleSw_Init() 中找到如下代码：

#ifdef ZDO_COORDINATOR
  // 协调器角色
  zclSampleSw_InitUart();
  ZDO_RegisterForZDOMsg ( zclSampleSw_TaskID, Device_annce );
  bdb_StartCommissioning( BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_FORMATION |
                          BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING );
  NLME_PermitJoiningRequest(255);
#else
  // 终端/路由器角色：加入网络
  bdb_StartCommissioning( BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING |
                          BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING );
  zclSampleSw_DeviceAnnce();   // ← 向整个网络广播本设备地址
#endif

zclSampleSw_DeviceAnnce() 是自定义函数，作用是向整个网络广播一个包含本设备地址的数据包，让协调器知道"我来了、我在哪"。定义如下：

static void zclSampleSw_DeviceAnnce( void )
{
  ZDP_DeviceAnnce(
    NLME_GetShortAddr(),    // 获取本设备网络地址（短地址）
    NLME_GetExtAddr(),      // 获取本设备物理地址（MAC 地址）
    ZDO_Config_Node_Descriptor.CapabilityFlags,  // 能力标志（暂忽略）
    0                       // 暂忽略
  );
}

它调用了协议栈 API ZDP_DeviceAnnce()——直接套用即可实现广播本设备地址。

处理指令：注册 On/Off 回调

在 zcl_samplesw.c 的命令回调表 zclSampleSw_CmdCallbacks 中注册回调函数：

static zclGeneral_AppCallbacks_t zclSampleSw_CmdCallbacks =
{
  zclSampleSw_BasicResetCB,          // Basic Cluster Reset
  NULL,                              // Identify Trigger Effect
#ifdef ZDO_COORDINATOR
  NULL,                              // 协调器不处理 On/Off 命令
#else
  zclSampleSw_OnOffCB,               // 终端：On/Off 命令处理函数
#endif
  ...
};

zclSampleSw_OnOffCB 函数定义

static void zclSampleSw_OnOffCB( uint8 cmd )
{
  if ( cmd == COMMAND_ON )       // 收到"打开"命令
  {
    HalLcdWriteString( "Set ON", 4 );          // 屏幕打印提示
    HalLedSet( HAL_LED_ALL, HAL_LED_MODE_ON ); // 点亮所有 LED
  }
  else if ( cmd == COMMAND_OFF ) // 收到"关闭"命令
  {
    HalLcdWriteString( "Set OFF", 4 );         // 屏幕打印提示
    HalLedSet( HAL_LED_ALL, HAL_LED_MODE_OFF );// 熄灭所有 LED
  }
}

收到命令 → 判断是 ON 还是 OFF → 打印屏幕 + 开关 LED。

网关开发

网关做两件事：接收智能插座广播的地址 + 周期发送 On/Off 指令。

① 接收地址信息

协调器收到插座广播（Annce）的地址消息时，产生系统事件 ZDO_CB_MSG，在事件处理函数中处理：

// 在 zclSampleSw_event_loop() 的 switch 中：
#ifdef ZDO_COORDINATOR
  case ZDO_CB_MSG:
    zclSampleSw_processZDOMsgs( (zdoIncomingMsg_t *)MSGpkt );
    break;
#endif

事件处理函数 zclSampleSw_processZDOMsgs 定义：

static void zclSampleSw_processZDOMsgs( zdoIncomingMsg_t *pMsg )
{
  switch ( pMsg->clusterID )    // 判断消息中的 Cluster ID
  {
    case Device_annce:          // 设备入网广播
    {
      // 保存目标设备（插座）的网络地址到全局变量
      zclSampleSw_OnOffTestAddr = pMsg->srcAddr.addr.shortAddr;
      // 屏幕显示节点地址
      HalLcdWriteStringValue( "Node:", pMsg->srcAddr.addr.shortAddr, 16, 3 );
      HalLcdWriteString( "On/Off Test...", 4 );

      // 周期产生发送 On/Off 指令的事件
      osal_start_timerEx( zclSampleSw_TaskID,
                          SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_EVT,      // 事件
                          SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_PERIOD ); // 周期
    }
    break;
    default:
      break;
  }
}

② 处理 SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_EVT 事件

在 zclSampleSw_event_loop() 中添加：

#ifdef ZDO_COORDINATOR
  if ( events & SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_EVT )
  {
    zclSampleSw_OnOffTest();   // 发送 On/Off 命令给目标设备

    // 重新启动定时器，形成周期发送
    osal_start_timerEx( zclSampleSw_TaskID,
                        SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_EVT,
                        SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_PERIOD );
    return ( events ^ SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_EVT );
  }
#endif

③ 发送 On/Off 指令

zclSampleSw_OnOffTest() 函数定义：

static void zclSampleSw_OnOffTest( void )
{
  afAddrType_t destAddr;          // 目标设备地址
  static uint8 txID = 0;          // 数据包序号
  static bool on = true;          // 当前期望的开关状态

  destAddr.endPoint = SAMPLESW_ENDPOINT;       // 端点号
  destAddr.addrMode = Addr16Bit;               // 16 位网络地址（P2P）
  destAddr.addr.shortAddr = zclSampleSw_OnOffTestAddr;  // 插座网络地址

  if ( on )                      // 期望插座"开"
  {
    HalLcdWriteString( "Command: ON", 4 );
    zclGeneral_SendOnOff_CmdOn(   // 发送"打开"命令
      SAMPLESW_ENDPOINT,          // 源端点
      &destAddr,                  // 目标地址
      TRUE,                       // 簇限定命令
      txID++ );                   // 序号
  }
  else                           // 期望插座"关"
  {
    HalLcdWriteString( "Command: OFF", 4 );
    zclGeneral_SendOnOff_CmdOff(  // 发送"关闭"命令
      SAMPLESW_ENDPOINT,
      &destAddr,
      TRUE,
      txID++ );
  }

  on = !on;                      // 反转期望状态（开→关→开…）
}

⏰

定时事件

SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_EVT 每周期触发一次

→

📡

发送命令

CmdOn / CmdOff 交替发送（on = !on 反转）

→

🔌

插座执行

OnOffCB 收到命令 → LED 亮/灭

仿真调试

编译协调器工程，烧录到一块开发板（充当网关）；
编译终端（或路由器）工程，烧录到另一块开发板（充当智能插座）；
先后给网关和智能插座供电；
智能插座自动加入网关创建的网络，随后插座屏幕会显示网关发来的命令：

网关屏幕：Command: ON → Command: OFF 交替显示（每周期反转一次）；
插座屏幕：Set ON（LED 全亮）→ Set OFF（LED 全灭）交替显示。

实验现象小结

设备	屏幕显示	现象
网关	Command: ON / OFF 交替	周期发送开关命令
插座	Set ON / Set OFF 交替	LED 同步点亮 / 熄灭

看到 LED 跟着命令"呼吸"地亮灭，就是 ZCL 命令收发成功了！

内容来源：紫甲 IoT《ZigBee 3.0 开发指南》第四部分·5.3 ZCL 开关命令收发实验，原站链接

本章自测

一、单项选择题（每题 4 分，共 40 分）

本实验采用的硬件设备组合是（A. 两个终端设备 B. 一个网关（协调器）+ 一个智能插座（终端或路由器） C. 两个协调器 D. 两个路由器） 答案：B
智能插座加入网络后，用于向整个网络广播自身地址的自定义函数是（A. zclSampleSw_OnOffTest() B. zclSampleSw_DeviceAnnce() C. zclSampleSw_OnOffCB() D. bdb_StartCommissioning()） 答案：B
zclSampleSw_DeviceAnnce() 内部直接套用的协议栈 API 是（A. ZDP_DeviceAnnce() B. NLME_GetShortAddr() C. HalLedSet() D. osal_start_timerEx()） 答案：A
在本实验的回调表 zclSampleSw_CmdCallbacks 中，协调器角色在 On/Off 命令位置填的是（A. zclSampleSw_OnOffCB B. NULL（协调器不处理 On/Off 命令） C. zclSampleSw_BasicResetCB D. 任意处理函数均可） 答案：B
zclSampleSw_OnOffCB(uint8 cmd) 收到 COMMAND_ON 时执行的动作是（A. 熄灭所有 LED B. 屏幕打印 "Set ON" 并点亮所有 LED C. 发送反转命令 D. 复位本设备） 答案：B
协调器收到插座广播的地址消息时，会产生哪个系统事件（A. ZCL_INCOMING_MSG B. ZDO_CB_MSG C. AF_INCOMING_MSG_CMD D. SYS_EVENT_MSG） 答案：B
在 zclSampleSw_processZDOMsgs() 中，协调器是根据什么判断收到的是设备入网广播的（A. pMsg->clusterID == Device_annce B. pInMsg->zclHdr.commandID C. 源端点号 D. addrMode） 答案：A
网关周期性发送 On/Off 命令依靠的机制是（A. while 死循环 B. osal_start_timerEx() 定时事件 SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_EVT，事件处理末尾再次启动定时器形成周期发送 C. 串口接收中断 D. 无线射频中断） 答案：B
zclSampleSw_OnOffTest() 中语句 on = !on; 的作用是（A. 递增数据包序号 B. 反转期望状态，使 CmdOn 与 CmdOff 交替发送 C. 清空屏幕 D. 复位目标地址） 答案：B
本实验中目标地址 destAddr.addrMode 设置为（A. Addr64Bit（64 位扩展地址） B. Addr16Bit（16 位网络地址，P2P） C. 广播地址 D. 组地址） 答案：B

二、问答题（每题 20 分，共 60 分）

题干：简述本实验中智能插座（终端/路由器端）需要完成的主要工作。 参考答案要点：

以终端/路由器角色加入网络：bdb_StartCommissioning(BDB_COMMISSIONING_MODE_NWK_STEERING | BDB_COMMISSIONING_MODE_FINDING_BINDING)；
调用 zclSampleSw_DeviceAnnce()，内部用 ZDP_DeviceAnnce() 向全网广播本设备短地址（NLME_GetShortAddr()）和扩展地址（NLME_GetExtAddr()），让协调器知道"我来了、我在哪"；
在回调表 zclSampleSw_CmdCallbacks 的 On/Off 位置注册 zclSampleSw_OnOffCB()；
zclSampleSw_OnOffCB() 中判断 cmd：收到 COMMAND_ON 屏幕打印 "Set ON" 并点亮所有 LED，收到 COMMAND_OFF 打印 "Set OFF" 并熄灭所有 LED。

题干：简述网关（协调器）端从收到插座地址广播到周期性发送 On/Off 命令的完整流程。 参考答案要点：

插座入网广播后，协调器产生 ZDO_CB_MSG 事件；
在 zclSampleSw_processZDOMsgs() 中按 pMsg->clusterID == Device_annce 分支，把插座短地址 pMsg->srcAddr.addr.shortAddr 保存到全局变量 zclSampleSw_OnOffTestAddr，并在屏幕显示节点地址；
用 osal_start_timerEx() 启动 SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_EVT 定时事件；
事件触发后调用 zclSampleSw_OnOffTest()：填充目标地址（端点、Addr16Bit、插座短地址），根据静态变量 on 选择调 zclGeneral_SendOnOff_CmdOn 或 CmdOff，然后 on = !on 反转状态；
事件处理末尾再次 osal_start_timerEx() 重启该事件，形成"开→关→开→关"的周期发送。

题干：本实验编译下载两块板子后，预期的仿真调试现象是什么？ 参考答案要点：

先后给网关和插座供电，插座自动加入网关创建的网络；
网关屏幕交替显示 Command: ON 与 Command: OFF（每周期反转一次）；
插座屏幕交替显示 Set ON（LED 全亮）与 Set OFF（LED 全灭）；
LED 随网关命令周期性地"呼吸"式亮灭，即说明 ZCL 命令收发成功。

第1章：Z-Stack 3.0 架构详解

第4章：硬件适配层应用——LED

第5章：硬件适配层应用——按键

2.2 应用框架详解

4.2 重要接口说明

4.4 应用

5.1 接口说明

6.1 基本内容

5.3 ZCL 开关命令收发实验

实验简介

智能插座开发

处理指令：注册 On/Off 回调

zclSampleSw_OnOffCB 函数定义

网关开发

① 接收地址信息

② 处理 SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_EVT 事件

③ 发送 On/Off 指令

仿真调试

本章自测

一、单项选择题（每题 4 分，共 40 分）

二、问答题（每题 20 分，共 60 分）

5.3 ZCL 开关命令收发实验 ​

实验简介 ​

智能插座开发 ​

处理指令：注册 On/Off 回调 ​

zclSampleSw_OnOffCB 函数定义 ​

网关开发 ​

① 接收地址信息 ​

② 处理 SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_EVT 事件 ​

③ 发送 On/Off 指令 ​

仿真调试 ​

本章自测 ​

一、单项选择题（每题 4 分，共 40 分） ​

二、问答题（每题 20 分，共 60 分） ​

5.3 ZCL 开关命令收发实验

实验简介

智能插座开发

处理指令：注册 On/Off 回调

zclSampleSw_OnOffCB 函数定义

网关开发

① 接收地址信息

② 处理 SAMPLEAPP_ONOFF_TEST_EVT 事件

③ 发送 On/Off 指令

仿真调试

本章自测

一、单项选择题（每题 4 分，共 40 分）

二、问答题（每题 20 分，共 60 分）