ZigBee无线传感器网络拓朴结构获取实验.docx
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ZigBee无线传感器网络拓朴结构获取实验
实验报告
（201/201学年第学期）
实验名称
ZigBee无线传感器网络获取网络拓扑结构实验
实验时间
2015年11月-2015年12月
指导单位
计算机学院
指导教师
李洋
学生姓名
张智超
班级学号
B14040923
学院（系）
计算机学院
专业
软件工程
实验报告
实验名称
ZigBee无线传感器网络获取网络拓扑结构实验
指导教师
李洋
实验类型
自行设计（科研型）
实验学时
16
实验时间
2015.11-2015.12
一、实验目的和要求
1.实验目的
了解网络地址的分配方法，掌握获取节点地址的方法，掌握无线传感器网络的拓扑结构。
2.实验内容
（一）设计指标：
1、编写程序建立无线传感器网络；
2、编写程序将自身的网络地址以及父节点网络地址发送给协调器；
3、编写程序实现串口控制命令；
4、编写程序将各个节点的网络地址以及父节点的网络地址显示在PC机上；
（二）实验要求：
1、设计不同拓扑结构的无线传感器网络；
2、设计串口回调函数实现串口对网络控制；
3、设计网络地址获取程序；
4、设计各个节点的数据处理函数；
5、设计协调节点与上位机的串口通信程序；
二、实验环境（实验设备）
硬件：
PC机，CC2530传感器，IAR开发环境
三、实验架构和原理及实验步骤：
1.实验原理
（1）ZigBee按照网络节点功能划分可分为终端节点（ep）、路由器节点（rp）和协调器节点（cp）3种。
其中，协调器（coordinator）是整个网络的核心，主要作用是启动网络，其方法是选择一个相对空闲的信道，形成一个PANID。
协助建立网络中的安全层及处理应用层的绑定。
当整个网络启动和配置完成之后，它的功能退化成一个协调器。
路由器（router）主要功能是提供接力作用，能扩展信号的传输范围，因此一般情况下他应该一直处于活动状态，不应休眠。
终端节点（end-device）加入已建立的网络即可，终端节点不具有网络维护功能。
（2）ZigBee无线传感器网络组网过程包括两个步骤:
主节点举起网络和子节点申请加入网络。
采用的是分布式分配机制：
协调器在建立网络之后使用0x0000作为自己的网络地址。
在路由器和终端加入网络以后，设备会自动给他分配16位的网络地址。
（3）获取拓扑结构的大致思路为：
（4）可能用到的函数
uint16NLME_GetShortAddr（void）
该函数返回该节点的网络地址
byte*NLME_GetExtAddr（void）
获取设备自身IEEE地址
uint16NLME_GetCoordShortAddr（void）
获取父设备网络地址
voidNLME_GetCoordExtAddr（byte*buf）
获取父设备IEEE地址
3.实验步骤：
（1）修改PAN_id。
网络编号，用于区分不同的ZigBee网络。
在文件f8wConfig.cfg中找到
-DZDAPP_CONFIG_PAN_ID=0xFFFF，将0xFFFF修改为本组编号0x2008。
（2）获取当前节点代码的网络地址以及其父节点的网络地址的代码
staticvoidBroadcast_SendBackMessage（）
{
unsignedchar*theMessageData,s[200];
uint16i=0,n=0;
uint16mod=0;
uint16FaAdd,a;
if（Broadcast_NwkState==DEV_END_DEVICE）
{
unsignedchars1[10],s2[10];//存储当前节点以及父节点的地址
FaAdd=NLME_GetCoordShortAddr（）;//获取十进制的父节点地址
a=NLME_GetShortAddr（）;//十进制的当前节点地址
strcpy（s,"END_DEVICE:
"）;
while（a）//将当前节点地址转化为字符串
{
mod=a%16;
if（mod<=9）
*（s1+i）=mod+'0';
else
*（s1+i）=mod+55;
i++;
a/=16;
}
s1[i]='\0';
n=strlen（s1）;
if（n<=3）
strcat（s1,"0"）;
for（i=0;i{
chart;
t=s1[i];
s1[i]=s1[n-1-i];
s1[n-1-i]=t;
}
strcat（s,s1）;
i=0;
if（!
FaAdd）//将父节点地址转化为字符串
{
strcpy（s2,"0000"）;
i=4;
}
while（FaAdd）
{
mod=FaAdd%16;
if（mod<=9）
*（s2+i）=mod+'0';
else
*（s2+i）=mod+55;
i++;
FaAdd/=16;
}
s2[i]='\0';
n=strlen（s2）;
if（n<=3）
strcat（s2,"0"）;
for（i=0;i{
chart;
t=s2[i];
s2[i]=s2[n-1-i];
s2[n-1-i]=t;
}
strcat（s,"Father:
"）;
strcat（s,s2）;
}
if（Broadcast_NwkState==DEV_ROUTER）
{
unsignedchars1[20],s2[20];
strcpy（s,"ROUTER:
"）;
FaAdd=NLME_GetCoordShortAddr（）;
a=NLME_GetShortAddr（）;
while（a）
{
mod=a%16;
if（mod<=9）
*（s1+i）=mod+'0';
else
*（s1+i）=mod+55;
i++;
a/=16;
}
s1[i]='\0';
n=strlen（s1）;
if（n<=3）
strcat（s1,"0"）;
for（i=0;i{
chart;
t=s1[i];
s1[i]=s1[n-1-i];
s1[n-1-i]=t;
}
strcat（s,s1）;
i=0;
if（!
FaAdd）
{
strcpy（s2,"0000"）;
i=4;
}
while（FaAdd）
{
mod=a%16;
if（mod<=9）
*（s2+i）=mod+'0';
else
*（s2+i）=mod+55;
i++;
FaAdd/=16;
}
s2[i]='\0';
n=strlen（s2）;
if（n<=3）
strcat（s2,"0"）;
for（i=0;i{
chart;
t=s2[i];
s2[i]=s2[n-1-i];
s2[n-1-i]=t;
}
strcat（s,"Father:
"）;
strcat（s,s2）;
}
theMessageData=s;
afAddrType_tmy_DstAddr;
my_DstAddr.addrMode=（afAddrMode_t）Addr16Bit;
my_DstAddr.endPoint=BROADCAST_ENDPOINT;
my_DstAddr.addr.shortAddr=0X0000;
if（AF_DataRequest（&my_DstAddr,&Broadcast_epDesc,
BROADCAST_BACK_CLUSTERID,
（byte）osal_strlen（theMessageData）,
theMessageData,
&Broadcast_TransID,
AF_DISCV_ROUTE,AF_DEFAULT_RADIUS）==afStatus_SUCCESS）
{
//Successfullyrequestedtobesent.
HalLedBlink（HAL_LED_2,4,50,100）;
}
else
{
//Erroroccurredinrequesttosend.
}
}
（3）无线数据发送函数
staticvoidBroadcast_SendTheMessage（void）
{
uint8*theMessageData="CoordinatorSend!
";
afAddrType_tmy_DstAddr;
my_DstAddr.addrMode=（afAddrMode_t）AddrBroadcast;
my_DstAddr.endPoint=BROADCAST_ENDPOINT;
my_DstAddr.addr.shortAddr=0XFFFF;
if（AF_DataRequest（&my_DstAddr,&Broadcast_epDesc,
BROADCAST_CLUSTERID,
（byte）osal_strlen（theMessageData）,
theMessageData,
&Broadcast_TransID,
AF_DISCV_ROUTE,AF_DEFAULT_RADIUS）==afStatus_SUCCESS）
{
//Successfullyrequestedtobesent.
HalLedBlink（HAL_LED_1,4,50,1000/4）;//成功发送数据后红灯闪烁
}
else
{
//Erroroccurredinrequesttosend.
}
}
staticvoidBroadcast_MessageMSGCB（afIncomingMSGPacket_t*pkt）//将数据发送到串口
{
switch（pkt->clusterId）
{
caseBROADCAST_CLUSTERID:
if（osal_memcmp（pkt->cmd.Data,"CoordinatorSend!
",osal_strlen（"CoordinatorSend!
"）））
{
Broadcast_SendBackMessage（）;
}
break;
caseBROADCAST_BACK_CLUSTERID:
HalUARTWrite（0,pkt->cmd.Data,pkt->cmd.DataLength）;
HalUARTWrite（0,"\r\n",2）;
//Ha
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