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CC2530 Zigbee组网流程程序分析

时间:2018-11-28 15:55来源:武汉华嵌 作者:whhq 点击:
本文分析了zigbee 协议栈组网流程的程序,希望对开始研究zigbee组网流程的同学一些帮助。 第一个功能:协调器的组网,终端设备和路由设备发现网络以及加入网络 //第一步:Z-Stack 由
  

本文分析了zigbee 协议栈组网流程的程序,希望对开始研究zigbee组网流程的同学一些帮助。

第一个功能:协调器的组网,终端设备和路由设备发现网络以及加入网络
//第一步:Z-Stack  由 main()函数开始执行,main()函数共做了 2 件事:一是系统初始化,另外一件是开始执行轮转查询式
int main( void )                          

{

  …….

// Initialize the operating system

osal_init_system();  //第二步,操作系统初始化
……

osal_start_system(); //初始化完系统任务事件后,正式开始执行操作系统

  ……


//第二步,进入 osal_init_system()函数,执行操作系统初始化

uint8 osal_init_system( void )      //初始化操作系统,其中最重要的是,初始化操作系统的任务

{

// Initialize the Memory Allocation System

  osal_mem_init();

// Initialize the message queue

  osal_qHead = NULL;

// Initialize the timers

  osalTimerInit();

// Initialize the Power Management System

  osal_pwrmgr_init();

// Initialize the system tasks.

osalInitTasks();  //第三步,执行操作系统任务初始化函数

// Setup efficient search for the first free block of heap.

  osal_mem_kick();

  return ( SUCCESS );

}
//第三步,进入osalInitTasks()函数,执行操作系统任务初始化

void osalInitTasks( void )       //第三步,初始化操作系统任务

{

  uint8 taskID = 0;

  tasksEvents = (uint16 *)osal_mem_alloc( sizeof( uint16 ) * tasksCnt);

  osal_memset( tasksEvents, 0, (sizeof( uint16 ) * tasksCnt));

//任务优先级由高向低依次排列,高优先级对应 taskID 的值反而小

  macTaskInit( taskID++ ); //不需要用户考虑

  nwk_init( taskID++ );      //不需要用户考虑

  Hal_Init( taskID++ );      //硬件抽象层初始化,需要我们考虑

 

#if defined( MT_TASK )      

  MT_TaskInit( taskID++ );

 

#endif

  APS_Init( taskID++ );       //不需要用户考虑

 

#if defined ( ZIGBEE_FRAGMENTATION ) 

  APSF_Init( taskID++ );

 

#endif

ZDApp_Init( taskID++ );   //第四步,ZDApp层,初始化 ,执行ZDApp_init函数后,如果是协调器将建立网络,如果是终端设备将加入网络。

 

#if defined ( ZIGBEE_FREQ_AGILITY ) || defined ( ZIGBEE_PANID_CONFLICT ) 

  ZDNwkMgr_Init( taskID++ );

#endif

  SerialApp_Init( taskID );  //应用层SerialApp层初始化,需要用户考虑     在此处设置了一个按键触发事件,
                                         //当有按键按下的时候,产生一个系统消息

}                           

//第四步,进入ZDApp_init()函数,执行ZDApp层初始化
//The first step

void ZDApp_Init( uint8 task_id )     //The first step,ZDApp层初始化。

{

// Save the task ID

  ZDAppTaskID = task_id;

// Initialize the ZDO global device short address storage

  ZDAppNwkAddr.addrMode = Addr16Bit;

  ZDAppNwkAddr.addr.shortAddr = INVALID_NODE_ADDR;

  (void)NLME_GetExtAddr();  // Load the saveExtAddr pointer.

// Check for manual “Hold Auto Start”

  ZDAppCheckForHoldKey();

// Initialize ZDO items and setup the device - type of device to create.

  ZDO_Init();

// Register the endpoint description with the AF

  // This task doesn’t have a Simple description, but we still need

  // to register the endpoint.

  afRegister( (endPointDesc_t *)&ZDApp_epDesc );

 

#if defined( ZDO_USERDESC_RESPONSE )

  ZDApp_InitUserDesc();

 

#endif // ZDO_USERDESC_RESPONSE

// Start the device?

  if ( devState != DEV_HOLD )        //devState 初值为DEV_INIT , 所以在初始化ZDA层时,就执行该条件语句

  {

ZDOInitDevice( 0 );     //The second step, 接着转到ZDOInitDevice()函数,执行The third step;

  }

  else

  {

// Blink LED to indicate HOLD_START

    HalLedBlink ( HAL_LED_4, 0, 50, 500 );

  }

  ZDApp_RegisterCBs();

}

//The third step,执行ZDOInitDevice()函数,执行设备初始化

uint8 ZDOInitDevice( uint16 startDelay )  //The third step, ZDO层初始化设备,

{
   …….

// Trigger the network start

ZDApp_NetworkInit( extendedDelay );   //网络初始化,跳到相应的函数里头,执行The fourth step
   …….
}

//The fouth step,执行 ZDApp_NetWorkInit()函数

void ZDApp_NetworkInit( uint16 delay )  //The fourth step,网络初始化

{

  if ( delay )

  {

// Wait awhile before starting the device

    osal_start_timerEx( ZDAppTaskID, ZDO_NETWORK_INIT, delay );    //发送ZDO_NETWORK_INIT(网络初始化)消息到 ZDApp层,转到                                                                                                                  //ZDApp层,执行The fifth step  , ZDApp_event_loop() 函数

  }                                                             

  else

  {

    osal_set_event( ZDAppTaskID, ZDO_NETWORK_INIT );

  }

}
//The fifth step,转到ZDApp_event_loop()函数

UINT16 ZDApp_event_loop( uint8 task_id, UINT16 events )

{

if ( events & ZDO_NETWORK_INIT )   //The fivth step,网络初始化事件处理

  {

// Initialize apps and start the network

    devState = DEV_INIT;

//设备逻辑类型,启动模式,信标时间,超帧长度,接着转到The sixth step,去启动设备,接着执行The sixth step,转到ZDO_StartDevice()

ZDO_StartDevice( (uint8)ZDO_Config_Node_Descriptor.LogicalType, devStartMode, 

                     DEFAULT_BEACON_ORDER, DEFAULT_SUPERFRAME_ORDER );

// Return unprocessed events

    return (events ^ ZDO_NETWORK_INIT);

  }
}
//The sixth step,执行ZDO_StartDevice()函数,启动设备

void ZDO_StartDevice( byte logicalType, devStartModes_t startMode, byte beaconOrder, byte superframeOrder ) //The sixth step

{
……

if ( ZG_BUILD_COORDINATOR_TYPE && logicalType == NODETYPE_COORDINATOR )   //当设备作为协调器时,执行这个条件语句。

  {

    if ( startMode == MODE_HARD )

    {

      devState = DEV_COORD_STARTING; 

//向网络层发送网络形成请求。当网络层执行 NLME_NetworkFormationRequest()建立网络后,将给予 ZDO层反馈信息。

       // 接着转到The seventh step,去执行ZDApp层的  ZDO_NetworkFormationConfirmCB()函数

      ret = NLME_NetworkFormationRequest( zgConfigPANID, zgApsUseExtendedPANID, zgDefaultChannelList,

                                          zgDefaultStartingScanDuration, beaconOrder,

                                          superframeOrder, false );

    }

if ( ZG_BUILD_JOINING_TYPE && (logicalType == NODETYPE_ROUTER || logicalType == NODETYPE_DEVICE) ) //当为终端设备或路由时

  {

    if ( (startMode == MODE_JOIN) || (startMode == MODE_REJOIN) )

    {

      devState = DEV_NWK_DISC;

// zgDefaultChannelList与协调器形成网络的通道号匹配。 网络发现请求。

      // 继而转到ZDO_NetworkDiscoveryConfirmCB()函数

      ret = NLME_NetworkDiscoveryRequest( zgDefaultChannelList, zgDefaultStartingScanDuration );
    }
  }
……
}
//The seventh step,分两种情况,1.协调器   2.路由器或终端设备
1)协调器

void ZDO_NetworkFormationConfirmCB( ZStatus_t Status ) //The seventh step,给予ZDO层网络形成反馈信息(协调器)

{
osal_set_event( ZDAppTaskID, ZDO_NETWORK_START ); //发送网络启动事件 到 ZDApp层,接着转到ZDApp_event_loop()函数                             
……
}

UINT16 ZDApp_event_loop( uint8 task_id, UINT16 events )

{
……

if ( events & ZDO_NETWORK_START )  // 网络启动事件

    {

ZDApp_NetworkStartEvt();    //网络启动事件,接着跳转到The ninth step, 执行ZDApp_NetworkStartEvt()函数

  ……

    }
}

void ZDApp_NetworkStartEvt( void )     //处理网络启动事件

{
……

osal_pwrmgr_device( PWRMGR_ALWAYS_ON );                           //电源总是上电

osal_set_event( ZDAppTaskID, ZDO_STATE_CHANGE_EVT ); //设置网络状态改变事件,发送到ZDApp层,转到The tenth step,去

……                                                                                                 // ZDApp_event_loop()函数,找到相对应的网络改变事件。
}

2)路由器或终端设备
//The seventh step(终端设备), 当发现有网络存在时,网络层将给予 ZDO 层发现网络反馈信息

ZStatus_t ZDO_NetworkDiscoveryConfirmCB( uint8 ResultCount, networkDesc_t *NetworkList )  
{
   …….
//把网络发现这个反馈消息,发送到ZDA层,转到 ZDApp_ProcessOSALMsg(),执行

  ZDApp_SendMsg( ZDAppTaskID, ZDO_NWK_DISC_CNF, sizeof(ZDO_NetworkDiscoveryCfm_t), (uint8 *)&msg );

}

void ZDApp_ProcessOSALMsg( osal_event_hdr_t *msgPtr )

{
   ……
   case ZDO_NWK_DISC_CNF:      // (终端设备),网络发现响应。

   ……

//当发现有网络存在时,网络层将给予 ZDO 层发现网络反馈信息。然后由网络层发起加入网络请求,

          //如加入网络成功,则网络层将给予 ZDO 层加入网络反馈,执行NLME_JoinRequest()函数。然后转到 
          //The ninth step,执行 ZDO_JoinConfirmCB()函数

            if ( NLME_JoinRequest( ((ZDO_NetworkDiscoveryCfm_t *)msgPtr)->extendedPANID,

                 BUILD_UINT16( ((ZDO_NetworkDiscoveryCfm_t *)msgPtr)->panIdLSB, ((ZDO_NetworkDiscoveryCfm_t *)msgPtr)->panIdMSB ),

                 ((ZDO_NetworkDiscoveryCfm_t *)msgPtr)->logicalChannel,

                 ZDO_Config_Node_Descriptor.CapabilityFlags ) != ZSuccess )

            {

              ZDApp_NetworkInit( (uint16)(NWK_START_DELAY

                  + ((uint16)(osal_rand()& EXTENDED_JOINING_RANDOM_MASK))) );

            }

          ……

   }

void ZDO_JoinConfirmCB( uint16 PanId, ZStatus_t Status )  //The ninth step(终端设备), 终端设备加入网络响应。

{
……

//将ZDO_NWK_JOIN_IND事件发送到ZDA层,执行 ZDApp_ProcessOSALMsg()函数。

  ZDApp_SendMsg( ZDAppTaskID, ZDO_NWK_JOIN_IND, sizeof(osal_event_hdr_t), (byte*)NULL );
}

void ZDApp_ProcessOSALMsg( osal_event_hdr_t *msgPtr )

{
……

case ZDO_NWK_JOIN_IND:            //终端设备,加入网络反馈信息事件。

      if ( ZG_BUILD_JOINING_TYPE && ZG_DEVICE_JOINING_TYPE )

      {

ZDApp_ProcessNetworkJoin(); //转到ZDApp_ProcessNetworkJoin(),执行ZDApp_ProcessNetworkJoin()函数。

      }

      break;
……


在执行ZDApp_ProcessNetworkJoin()函数的时候,要分两种情况,一种是终端设备,一种是路由器:
3)终端设备:

void ZDApp_ProcessNetworkJoin( void )  //处理网络加入事件。

{
……

if ( nwkStatus == ZSuccess )

    {

//设置 ZDO_STATE_CHANGE_EVT ,发送到ZDA层,执行 ZDApp_event_loop()函数。

      osal_set_event( ZDAppTaskID, ZDO_STATE_CHANGE_EVT ); 
    }
……
}
4)路由器:

void ZDApp_ProcessNetworkJoin( void ) 

{
……

  if ( ZSTACK_ROUTER_BUILD )

        {

// NOTE: first two parameters are not used, see NLMEDE.h for details

          if ( ZDO_Config_Node_Descriptor.LogicalType != NODETYPE_DEVICE )

          {

NLME_StartRouterRequest( 0, 0, false );               //路由启动请求

          }

        }
……

}

void ZDO_StartRouterConfirmCB( ZStatus_t Status )

{

  nwkStatus = (byte)Status;
……

  osal_set_event( ZDAppTaskID, ZDO_ROUTER_START );

}
UINT16 ZDApp_event_loop( uint8 task_id, UINT16 events )

{

  if ( events & ZDO_ROUTER_START )

    {

      if ( nwkStatus == ZSuccess )

      {

        if ( devState == DEV_END_DEVICE )

          devState = DEV_ROUTER;                         //设备状态变成路由器

        osal_pwrmgr_device( PWRMGR_ALWAYS_ON );

      }

      else

      {

        // remain as end device!!

      }

      osal_set_event( ZDAppTaskID, ZDO_STATE_CHANGE_EVT );     //设置ZDO状态改变事件

      // Return unprocessed events

      return (events ^ ZDO_ROUTER_START);

    }
}

//The eighth step,执行ZDO状态改变事件

UINT16 ZDApp_event_loop( uint8 task_id, UINT16 events )

{
…….

if ( events & ZDO_STATE_CHANGE_EVT )  //The eighth step, 网络改变事件,这个事件就是在设备加入网络成功后,
                                                                     //并在网络中的身份确定后产生的一个事件

  {

ZDO_UpdateNwkStatus( devState );  //更新网络状态,转到The eleventh step,执行 ZDO_UpdateNwkStatus()函数。
……
  }
}
//The ninth step,执行ZDO_UpdateNwkStatus()函数,完成网络状态更新

void ZDO_UpdateNwkStatus(devStates_t state)  //The ninth step, 更新网络状态

{
……

zdoSendStateChangeMsg(state, *(pItem->epDesc->task_id));  //发送状态改变消息到zdo层,这是The tenth step,转到

                                                                                                        //zdoSendStateChangeMsg()函数

…….

  ZDAppNwkAddr.addr.shortAddr = NLME_GetShortAddr();  //调用NLME_GetShortAddr()函数,获得16位短地址。

  (void)NLME_GetExtAddr();  // Load the saveExtAddr pointer.  //获得64位的IEEE地址。

}
//The tenth step,执行zdoSendStateChangeMsg()函数

static void zdoSendStateChangeMsg(uint8 state, uint8 taskId) //The tenth step,

{

  osal_event_hdr_t *pMsg = (osal_event_hdr_t *)osal_msg_find(taskId, ZDO_STATE_CHANGE);

  if (NULL == pMsg)

  {

    if (NULL == (pMsg = (osal_event_hdr_t *)osal_msg_allocate(sizeof(osal_event_hdr_t))))

    {

      // Upon failure to notify any EndPoint of the state change, re-set the ZDO event to

      // try again later when more Heap may be available.

      osal_set_event(ZDAppTaskID, ZDO_STATE_CHANGE_EVT);  //如果ZDO状态没有任何改变,再一次,跳到
                                                                                                        //ZDO_STATE_CHANGE_EVT事件处理函数。

    }

    else

    {

      pMsg->event = ZDO_STATE_CHANGE;      //如果ZDO状态改变了 了,把ZDO_STATE_CHANGE这个消息保存到pMsg

      pMsg->status = state;

      (void)osal_msg_send(taskId, (uint8 *)pMsg);    //转到MT_TASK.C,去执行The eleven step, MT_ProcessIncomingCommand()函数

    }

  }

  ……

}

//The eleventh step,去执行MT_ProcessIncomingCommand()函数

void MT_ProcessIncomingCommand( mtOSALSerialData_t *msg )

{
……

case ZDO_STATE_CHANGE:        //The thirteenth step, 接着跳到MT_ZdoStateChangeCB()函数。 
                                                      //自此,协调器组网形成(终端设备成功加入网络)

MT_ZdoStateChangeCB((osal_event_hdr_t *)msg);

         break;
……
}

//第五步,//初始化玩系统任务事件后,正是开始执行操作系统,此时操作系统不断的检测有没有任务事件发生,一旦检测到有事件发生,就转 //到相应的处理函数,进行处理。

void osal_start_system( void )  //第五步,正式执行操作系统

{

 

#if !defined ( ZBIT ) && !defined ( UBIT )

  for(;;)  // Forever Loop     //死循环

 

#endif

  {

    uint8 idx = 0;

    osalTimeUpdate();

    Hal_ProcessPoll();  // This replaces MT_SerialPoll() and osal_check_timer().

    do {

      if (tasksEvents[idx])  // Task is highest priority that is ready.

      {

        break;        // 得到待处理的最高优先级任务索引号idx

      }

    } while (++idx < tasksCnt);

    if (idx < tasksCnt)

    {

      uint16 events;

      halIntState_t intState;

      HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(intState);  //进入临界区

      events = tasksEvents[idx];             //提取需要处理的任务中的事件

      tasksEvents[idx] = 0;  // Clear the Events for this task.   // 清除本次任务的事件

      HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState);   //退出临界区

      events = (tasksArr[idx])( idx, events ); //通过指针调用任务处理函数  , 紧接着跳到相应的函数去处理,此为第五步

      HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(intState);  //进入临界区

      tasksEvents[idx] |= events;  // Add back unprocessed events to the current task.  // 保存未处理的事件

      HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState);   //退出临界区

    }

 

#if defined( POWER_SAVING )    

    else  // Complete pass through all task events with no activity?

    {

      osal_pwrmgr_powerconserve();  // Put the processor/system into sleep

    }

 

#endif

  }

}

转自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_9d48d26f01015tph.html

 

 

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